Los científicos están más cerca que nunca de comprender cómo las estrellas forjan los elementos que componen nuestro planeta, nuestros cuerpos y prácticamente todo lo que nos rodea, y están obteniendo una idea más clara de dónde encajan las explosiones estelares en la historia.
Una nueva investigación publicada en dos artículos diferentes analiza cómo las estrellas forjan elementos a medida que explotan y cómo estas explosiones de supernovas propagan esos elementos (y otros elementos que las estrellas han forjado durante su vida) por todo el cosmos.
Los astrónomos han estado estudiando las muertes de supernovas brillantes en estrellas masivas durante siglos, pero todavía no entienden muy bien cómo se producen estas explosiones.
El primer artículo analizaba una forma de investigar las supernovas. Utiliza un elemento radiactivo producido por estas explosiones llamado titanio-44, que persiste mucho después de que las supernovas se desvanecen. Los investigadores ahora han recopilado evidencia experimental que determina cuánto titanio-44 se crea en una supernova y han descubierto que estas explosiones cósmicas producen un 35% más de este elemento de lo esperado.
Con este conocimiento en la mano, los científicos ahora pueden desarrollar modelos informáticos robustos de supernovas y comparar estos modelos con observaciones astronómicas. Esto podría acercarlos mucho más a la comprensión de cómo progresan estas explosiones.
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“Es emocionante ver hasta dónde ha llegado este campo”, dijo en un comunicado Christopher Cousins, investigador postdoctoral del Grupo de Física Nuclear de la Universidad de Surrey. “Una medición como esta se habría considerado fuera de alcance hace sólo un par de décadas, pero ahora nos da una nueva visión de una de las mayores preguntas sin respuesta en astrofísica”.
El segundo artículo se centró en un tipo particular de explosión estelar llamada supernova de Tipo I. Estos ocurren cuando un remanente estelar denso llamado estrella de neutrones arrastra material de un cuerpo estelar compañero. La intensa influencia gravitacional de la estrella de neutrones (un cadáver estelar que tiene entre una y dos veces la masa del Sol hacinado en un cuerpo de aproximadamente 20 kilómetros (12 millas) de ancho) significa que, cuando esta materia estelar robada golpea sus superficies, se desencadena una explosión termonuclear.
Estas explosiones forjan elementos pesados y liberan cantidades increíbles de energía, algunas en forma de explosiones de rayos X.
Los autores de este artículo, procedentes de la Instalación de Haces de Isótopos Raros (FRIB) de Michigan, estudiaron la reacción nuclear que desencadena explosiones de rayos X con mayor detalle de lo que había sido posible hasta ahora.
Esto reveló el papel largamente debatido del llamado ciclo níquel-cobre, el atrapamiento temporal de material nuclear durante las supernovas. Hasta ahora, los científicos no sabían si el material quedaba atrapado en el ciclo de níquel-cobre durante los estallidos de rayos X.
Esta investigación revela que esto sí sucede, pero sólo en pequeñas proporciones. Ofrece a los científicos una imagen más clara de cómo proceden las supernovas de tipo I.
“A pesar de décadas de investigación, todavía no entendemos completamente las reacciones nucleares que impulsan algunas de las explosiones estelares más espectaculares del universo”, dijo Gavin Lotay de la Universidad de Surrey.
“Estos dos estudios nos dan una imagen mucho más clara de cómo ocurren estas explosiones, lo que nos permite comparar nuestros modelos más estrechamente con las observaciones astronómicas y nos acerca a la comprensión de cómo se crean y se propagan los elementos químicos por todo el universo”, añadió.
Los dos artículos fueron publicados en la edición de julio de la revista Physical Review Letters.