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| Las fusiones de estrellas de neutrones y neutrones son una forma de crear isótopos radiactivos pesados de elementos que se encuentran en la Tierra. Cortesía ESO. |
Cuando las estrellas mueren, esparcen por el espacio los elementos que han creado en sus núcleos. Pero otros objetos y procesos del espacio también crean elementos. Con el tiempo, esa "materia estelar" se dispersa por la galaxia en gigantescas nubes de escombros. Más tarde, a veces millones de años después, se deposita en los planetas. ¿Cuál es el eslabón perdido entre la creación de los elementos y su deposición en algún mundo lejano?
Esta es la pregunta que se hicieron los investigadores durante años para averiguar cómo aparecieron en la Tierra elementos pesados como el manganeso, el hierro y el plutonio. Resulta que se producen en procesos diferentes, a menudo en distintas partes de la Vía Láctea. Sin embargo, se han encontrado juntos en capas en el lecho marino de la Tierra. Eso implica que llegaron más o menos al mismo tiempo, a pesar de sus diferentes orígenes.
Científicos de la Universidad de Hertfordshire, en el Reino Unido, y del Observatorio Konkoly, Centro de Investigación de Astronomía y Ciencias de la Tierra, en Hungría, elaboraron algunas teorías y modelos informáticos para simular cómo viajan los elementos por el espacio. La respuesta a la que llegaron es la siguiente: los elementos procedentes de sucesos lejanos son transportados por los frentes de choque de las supernovas, igual que los surfistas al coger una ola.
Para entender cómo los elementos procedentes de conflagraciones lejanas acaban en la Tierra, merece la pena echar un vistazo rápido a esos acontecimientos. En primer lugar, están las supernovas de tipo II. Se producen cuando muere una estrella supermasiva. Es decir, una con al menos ocho veces la masa del Sol. Estas estrellas fusionan elementos cada vez más pesados (como el carbono) en sus núcleos. Cuando llegan a crear hierro, no tienen suficiente energía para mantener la línea de producción. Los núcleos colapsan y entonces todo se expande hacia el exterior muy rápidamente en una explosión de supernova. Eso es suficiente para enviar sus elementos pesados a toda velocidad por el espacio.
Luego están las supernovas de tipo Ia. Se producen en un par binario de estrellas. El material de una estrella de la secuencia principal se acumula en su compañera, una enana blanca. Cuando se acumula demasiado material, se produce una explosión. El resultado es la "nucleosíntesis" de elementos más pesados, como el manganeso.
Otro acontecimiento catastrófico que probablemente crea elementos pesados es la colisión (o fusión) de dos estrellas de neutrones. Cuando se acercan en espiral y acaban chocando, liberan una lluvia de neutrones. Éstos, a su vez, bombardean los átomos cercanos. Este "proceso r" produce rápidamente elementos pesados como el plutonio.
De algún modo, todo este material procedente de distintas fuentes acabó en la Tierra más o menos al mismo tiempo. Los científicos hallaron pruebas desconcertantes de ello en los depósitos de isótopos radiactivos del fondo marino en 2021. No se formaron normalmente en la Tierra ni durante el nacimiento del sistema solar hace unos 4.500 millones de años. Tuvieron que proceder de otro lugar.
Elementos de allá para acá
Para que la "materia estelar" resultante acabe en cualquier mundo de cualquier sistema estelar, es necesario que exista un servicio de entrega coherente en toda la galaxia. Este concepto intrigó al Dr. Chiaki Kobayaski, de la Universidad de Hertfordshire, quien declaró: "Llevo muchos años trabajando en los orígenes de los elementos estables de la tabla periódica, pero estoy encantado de conseguir resultados sobre los isótopos radiactivos en este artículo. Su abundancia puede medirse con telescopios de rayos gamma en el espacio, así como excavando las rocas bajo el agua de la Tierra".
Las rocas a las que se refiere Kobayashi proceden de la exploración submarina de los océanos de la Tierra, según Benjamin Wehmeyer, director del estudio. Crearon modelos informáticos que mostraban que las ondas de choque casi continuas de las supernovas podrían ser un mecanismo transportador viable para llevar estos elementos a la Tierra (o a otros planetas). "Nuestros colegas desenterraron muestras de rocas del fondo oceánico, las disolvieron, las introdujeron en un acelerador y examinaron los cambios en su composición capa por capa", explicó. "Utilizando nuestros modelos informáticos, pudimos interpretar sus datos para averiguar cómo se mueven exactamente los átomos por toda la Galaxia".
El trabajo de modelización demuestra que los isótopos pueden propagarse por grandes áreas de una galaxia a través de las ondas de choque de las supernovas. Estos frentes barren colecciones de elementos procedentes de diversos lugares.
Implicaciones para los exoplanetas
Comprender este proceso de entrega es especialmente crucial cuando los astrónomos comienzan a estudiar a gran escala los exoplanetas en los que podría haber vida. Saber cómo obtuvieron su composición elemental es un gran paso hacia la comprensión de las posibilidades de vida.
"Se trata de un avance muy importante, ya que no sólo nos muestra cómo se propagan los isótopos por la Galaxia, sino también cómo se vuelven abundantes en los exoplanetas, es decir, en los planetas situados más allá de nuestro sistema solar", explica Wehmeyer. "Esto es muy interesante, ya que la abundancia de isótopos determina en gran medida si un exoplaneta es capaz de albergar agua líquida, que es clave para la vida. En el futuro, esto podría ayudar a identificar regiones de nuestra Galaxia donde podríamos encontrar exoplanetas habitables".
Fuentes, créditos y referencias:
Créditos Universe Today