Se cree que el oro que compone el anillo de su anillo, las joyas y el uranio utilizado como combustible en las centrales nucleares proviene de las condiciones violentas creadas cuando dos estrellas muertas ultradensas llamadas estrellas de neutrones chocan.
Esta colisión entre estrellas de neutrones También genera ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales, explosiones de radiación de alta energía llamadas explosiones de rayos gamma y un destello de luz llamado kilonova que se puede detectar aquí en la Tierra. El 17 de agosto de 2017 se detectaron firmas de un evento de este tipo.
Ahora, un equipo de científicos, incluidos investigadores del Instituto Max Planck de Física Gravitacional y la Universidad de Potsdam, ha utilizado una herramienta de software avanzada para analizar las firmas de esta explosión de kilonova, agregando datos de observaciones de radio y rayos X de otros estrellas de neutrones, cálculos de física nuclear y hallazgos de experimentos de colisión realizados en aceleradores de partículas aquí en la Tierra.
El esfuerzo podría ayudar a comprender mejor los entornos exóticos y turbulentos que se generan cuando estrellas muertas ultradensas chocan para crear los únicos sitios que los científicos conocen y que pueden forjar elementos más pesados que el hierro.
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“Nuestro nuevo método ayudará a analizar las propiedades de la materia en densidades extremas. También nos permitirá comprender mejor la expansión del universo y en qué medida se forman elementos pesados durante las fusiones de estrellas de neutrones”, dijo un miembro del equipo y del Instituto Max Planck para El científico de física gravitacional Tim Dietrich dijo en un comunicado.
Las colisiones de estrellas de neutrones son laboratorios cósmicos extremos
Las estrellas de neutrones nacen cuando son masivas. estrellas se les acaba el combustible para la fusión nuclear en sus núcleos. Esto hace que ese núcleo colapse rápidamente mientras las capas exteriores de la estrella se alejan, dejando atrás un cuerpo con una masa de entre una y dos veces la del sol aplastado en un ancho equivalente a una ciudad aquí. Tierraunas 12 millas (20 kilómetros).
Como resultado, el material que compone una estrella de neutrones es tan denso que un simple trozo del tamaño de un terrón de azúcar, cuando se trajera a la Tierra, pesaría tanto como 3.000 edificios Empire State o toda la raza humana. Esta materia de estrella muerta también es extraordinaria porque es rica en neutrones, partículas normalmente encerradas en núcleos atómicos con protones.
Cuando las estrellas de neutrones chocan, se lanzan al espacio pulverizaciones de esta materia rica en neutrones. Esto crea un entorno repleto de neutrones libres que otros átomos pueden capturar rápidamente, creando elementos muy pesados más allá de los límites de la tabla periódica, algo que los científicos llamaron “proceso de captura rápida” o “proceso r”.
Estos elementos son inestables y se descomponen en elementos pesados estables como el oro y el uranio. Esta desintegración va acompañada de la emisión de radiación electromagnética, la luz que forma el destello de kilonova.
Eso significa estudiar el kilonova que ocurre después de la fusión de una estrella de neutrones es la ruta única para estudiar los procesos físicos que forjan elementos más allá del hierro, que no pueden crearse en los corazones ardientes ni siquiera de las estrellas más masivas.
Hasta ahora sólo se ha registrado una fusión de estrellas de neutrones en un sistema binario en contracción en sus ondas gravitacionales y emisiones electromagnéticas.
El evento, denominado GW170817, surgió de la colisión de estrellas de neutrones ubicadas a 130 millones años luz de la Tierra, que giraron y se fusionaron, creando señales detectadas aquí en la Tierra en 2017.
El equipo utilizó su software para crear un modelo de este evento compuesto por ondas gravitacionales de las últimas espirales de estas estrellas de neutrones entre sí antes de que colisionaran, el explosión de rayos gamma lanzado cuando ocurrió la colisión, y la emisión de kilonovas emitidas por el medio ambiente alrededor de la fusión entre días y años después de que ocurrió.
“Al analizar los datos de forma coherente y simultánea, obtenemos resultados más precisos”, afirmó Peter TH Pang, miembro del equipo y científico de la Universidad de Utrecht.
Esto permitió al equipo detallar con precisión lo que sucedió durante esta fusión de estrellas de neutrones que ocurrió hace más de 130 millones de años y que habría enriquecido su entorno con oro, uranio y otros elementos pesados.
El modelo desarrollado por el equipo debería ser adecuado para detallar los eventos que ocurren cuando otras estrellas de neutrones chocan.
Esta investigación se verá reforzada a medida que la empresa con sede en EE.UU. Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO), los detectores de ondas gravitacionales Virgo, con sede en Italia, y Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA), con sede en Japón, reciben actualizaciones antes de futuras operaciones de observación que “escucharán” aún más ondas en el espacio-tiempo lanzadas por colisiones de estrellas de neutrones.