Elementos extraños en la explosión de una supernova podrían tener implicaciones para la vida extraterrestre

Escondidos dentro de Casiopea A, la estrella que explotó más joven conocida en nuestra galaxia, los astrónomos han encontrado niveles sorprendentemente altos de cloro y potasio. Estos elementos llevan un número impar de protones en sus núcleos atómicos y, aunque se cree que son menos abundantes en el universo, son esenciales para la formación de planetas y para los sistemas vivos. Esto significa que el hallazgo de Cassiopeia A podría tener implicaciones sobre dónde se podría encontrar vida extraterrestre en la Vía Láctea.

Las estrellas que explotaron (restos de supernovas) contienen muchos elementos, como oxígeno y magnesio, con un número par de protones en sus núcleos. Los núcleos con números impares de protones (los que pertenecen a elementos “Z impares”) son inherentemente menos estables y, por lo tanto, es menos probable que se produzcan durante la fusión estelar. Esto se refleja en los modelos de la evolución química de nuestra galaxia, que generalmente predicen niveles muy bajos de elementos Z impares.

“[As a result] Los orígenes de estos elementos Z impares han sido inciertos durante mucho tiempo”, dice Kai Matsunaga de la Universidad de Kyoto, Japón.

Matsunaga y sus colegas se dieron cuenta de que la espectroscopia de rayos X de alta resolución podría ser un paso hacia la resolución del enigma. En el intenso calor de los remanentes de una supernova, los átomos pierden electrones y emiten distintas huellas dactilares de rayos X que un detector sensible puede detectar. La Misión de Espectroscopía e Imágenes de Rayos X (XRISM), lanzada en septiembre de 2023, es un detector suficientemente sensible y observó Casiopea A dos veces en diciembre de 2023.

Para estimar qué cantidad de cada elemento estaba presente, los investigadores compararon las señales débiles de los elementos Z impares con señales más fuertes de los elementos Z pares como el azufre y el argón, usándolos como puntos de referencia estables para obtener una lectura más precisa de los elementos Z impares.

Los resultados muestran que la supernova Casiopea A produjo mucho más cloro y potasio de lo que predicen los modelos estándar. Esto sugiere que los teóricos pueden necesitar repensar cómo las estrellas masivas forjan estos elementos raros, ya que algunos modelos ampliamente utilizados no coinciden con las condiciones específicas de Casiopea A.

“Aunque los autores resaltan que sus observaciones entran en conflicto con modelos anteriores, el panorama tiene más matices”, dice Stan Woosley de la Universidad de California Santa Cruz, que no participó en el estudio. “No es que todos nuestros modelos estén equivocados. Algunos funcionan mejor que otros, y algunos concuerdan razonablemente bien. Lo principal es que estas observaciones brindan a los astrónomos información nueva y concreta para mejorar los modelos y comprender mejor lo que sucede cuando una estrella masiva explota”.

Las nuevas mediciones también permitieron a Matsunaga y sus colegas comenzar a probar algunas de las teorías de larga data sobre cómo se podrían formar elementos Z impares en estrellas masivas: a través de la rotación estelar, la interacción entre pares de estrellas binarias o la fusión de diferentes capas ardientes en el interior de la estrella. Hasta ahora, no había forma de comparar estas teorías con datos reales.

“Todavía no tenemos una comprensión completa de qué tipo de estrellas contribuyeron a [this] inventario galáctico”, dice Katharina Lodders de la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri, que no participó en el estudio. “Especialmente los orígenes del cloro, un elemento abundante en nuestros océanos”.

Si estos hallazgos son ciertos en otros restos de supernova, también podrían cambiar nuestra forma de pensar sobre la distribución de elementos esenciales para la vida en la Vía Láctea. Algunas regiones pueden estar mejor provistas de ingredientes para la vida que otras, dependiendo de qué estrellas sembraron sus planetas, lo que podría sugerir que cualquier vida extraterrestre se distribuye de manera desigual a través de nuestra galaxia.

“Es ciertamente posible”, añade Matsunaga, “pero no podemos decirlo con certeza basándonos en los resultados actuales”. No está claro si Cassiopeia A es una rareza al producir cantidades tan altas de elementos Z impares, dice, o si es representativa de los restos de supernovas en general. “Las observaciones futuras de otros restos de supernovas con XRISM o instrumentos futuros serán cruciales para abordar esta cuestión”.

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