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Un equipo internacional de científicos ha analizado un conjunto diverso de granos presolares con el objetivo de conocer su verdadero origen estelar.
Utilizando un espectrómetro de masas de última generación llamado NanoSIMS, el Dr. Nan Liu, de la Universidad de Washington en San Luis, y sus colegas midieron los isótopos de un conjunto de elementos, como el nitrógeno (N), el magnesio (Mg) y el aluminio (Al), en granos de carburo de silicio (SiC) presolares.
Gracias al perfeccionamiento de sus protocolos analíticos y a la utilización de una fuente de iones de plasma de nueva generación, pudieron visualizar sus muestras con una resolución espacial mejor que la lograda en estudios anteriores.
"Los granos presolares han estado incrustados en los meteoritos durante 4.600 millones de años y a veces están recubiertos de materiales solares en la superficie", dijo el Dr. Liu.
"Gracias a la mejora de la resolución espacial, nuestro equipo pudo ver la contaminación de Al adherida en la superficie de un grano y obtener verdaderas firmas estelares al incluir solo las señales del núcleo del grano durante la reducción de datos".
Los investigadores pulverizaron los granos de SiC utilizando un haz de iones durante largos periodos de tiempo para exponer las superficies interiores limpias de los granos para sus análisis isotópicos.
Descubrieron que las proporciones de isótopos de N del mismo grano aumentaban en gran medida después de que el grano fuera expuesto a una pulverización iónica prolongada.
Las relaciones isotópicas rara vez pueden medirse en las estrellas, pero los isótopos de C y N son dos excepciones.
Los nuevos datos de isótopos de C y N de los granos presolares relacionan directamente los granos con diferentes tipos de estrellas de carbono, basándose en las relaciones isotópicas observadas en estas estrellas.
"Los nuevos datos isotópicos obtenidos en este estudio son emocionantes para los físicos estelares y los astrofísicos nucleares como yo", dijo el Dr. Maurizio Busso, investigador de la Universidad de Perugia.
"De hecho, las 'extrañas' relaciones isotópicas de N de los granos presolares de SiC han sido en las últimas dos décadas una notable fuente de preocupación".
"Los nuevos datos explican la diferencia entre lo que estaba originalmente presente en los granos presolares de polvo estelar y lo que se adhirió posteriormente, resolviendo así un viejo enigma en la comunidad".
Los autores midieron el isótopo radiactivo 26Al, una importante fuente de calor durante la evolución de los cuerpos planetarios jóvenes del Sistema Solar primitivo, así como de los sistemas extrasolares.
Dedujeron la presencia inicial de grandes cantidades de 26Al en todos los granos medidos, como predicen los modelos actuales.
Determinaron la cantidad de 26Al producida por las estrellas madre de los granos que midieron.
Llegaron a la conclusión de que las predicciones de los modelos estelares para el 26Al son demasiado elevadas, al menos por un factor de dos, en comparación con los datos de los granos.
"Las compensaciones entre los datos y el modelo apuntan probablemente a incertidumbres en las tasas de reacción nuclear relevantes y motivarán a los físicos nucleares a buscar mejores mediciones de estas tasas de reacción en el futuro", dijo el Dr. Liu.
Los nuevos resultados relacionan algunos de los granos presolares de esta colección con estrellas de carbono poco conocidas con composiciones químicas peculiares.
Los datos isotópicos de los granos apuntan a procesos de combustión de H que se producen en estas estrellas de carbono a temperaturas más altas de lo esperado.
Esta información ayudará a los astrofísicos a construir modelos estelares para comprender mejor la evolución de estos objetos estelares.
"A medida que conozcamos más sobre las fuentes de polvo, podremos obtener conocimientos adicionales sobre la historia del Universo y sobre cómo evolucionan los distintos objetos estelares que lo componen", afirmó el Dr. Liu.
Fuentes, créditos y referencias:
Nan Liu et al. New multielement isotopic compositions of
presolar SiC grains: implications for their stellar origins, Astrophysical Journal Letters, in press.
Presolar grain isotopic ratios as constraints to nuclear and stellar parameters of AGB nucleosynthesis. ApJ, in press; arXiv: 2107.12037
Imagen: Imagen al microscopio electrónico de un grano de polvo estelar de carburo de silicio, SiC, de tamaño micrométrico (abajo a la derecha) extraído de un meteorito primitivo. El grano de polvo estelar está recubierto de materia orgánica meteorítica en la superficie (mugre oscura en el lado izquierdo del grano). Estos granos se formaron hace más de 4.600 millones de años en los vientos de enfriamiento que se pierden en la superficie de las estrellas ricas en carbono de baja masa que se encuentran al final de su vida, tipificados aquí (arriba a la izquierda) por una imagen del Telescopio Espacial Hubble de la estrella de la rama gigante asintótica U Camelopardalis. El análisis en laboratorio de estos diminutos granos de polvo proporciona una información única sobre las reacciones nucleares en las estrellas de baja masa y sus evoluciones. (1 mm es la millonésima parte de un metro). Crédito: NASA, Nan Liu y Andrew Davis
Fuente: Scinews