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Una supernova de laboratorio descubre cómo se hizo posible nuestra existencia

Una supernova de laboratorio descubre cómo se hizo posible nuestra existencia

Los científicos han generado en laboratorio las mismas reacciones nucleares que ocurren en una supernova y descubierto cómo se formaron unos metales pesados del sistema solar que forman parte de nuestra existencia.

Una supernova es la explosión más grande que los humanos hayan contemplado jamás: puede ser tan brillante que llega a eclipsar galaxias enteras durante días e incluso meses.

Estas explosiones se pueden ver a lo largo y ancho del universo y ocurren cuando una estrella masiva se queda sin combustible, se enfría, y pierde presión.

En ese momento, la gravedad pasa a ser dominante y la estrella se desmorona por completo en tan solo 15 segundos: enormes ondas de choque desencadenan la explosión que determina su estrepitoso final.

Después de la explosión, queda un núcleo muy denso de la estrella desaparecida, así como una nube expansiva de gas caliente llamada nebulosa, explica la NASA.

Los astrónomos creen que cada siglo hay unas dos o tres supernovas en galaxias como nuestra Vía Láctea, y usan varios tipos diferentes de telescopios para descubrirlas, estudiarlas y conocer mejor cómo se han formado los componentes básicos del universo.

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Espectáculo en casa

Ahora, un grupo de científicos de la Universidad de Surrey en el Reino Unido, dirigido por el Dr. Gavin Lotay, ha observado la potencia explosiva de una supernova en un laboratorio, utilizando un haz acelerado de núcleos radiactivos.

En colaboración con científicos canadienses, los autores de esta investigación, cuyos resultados se publican en Physical Review Letters, llevaron a cabo la primera medición directa de una reacción de supernova en un entorno de laboratorio, según se informa en un comunicado.

Los científicos utilizaron un conjunto de rayos luminosos para observar los procesos descritos en las teorías científicas sobre las reacciones nucleares que se producen en el interior de las supernovas.

Al sondear ese haz de luz, formado por átomos con carga eléctrica y núcleos inestables (iones radiactivos), el equipo observó el proceso de captura de protones que ocurre en supernovas cuando colapsa su núcleo y se produce la onda de choque que acaba con todo, explica Science Alert.

Los científicos no solo pudieron observar en vivo y en directo este proceso, sino que también han podido comprender mejor la producción y la abundancia de unos isótopos misteriosos, implicados en la existencia de meteoritos.

Misterio aclarado

Los isótopos son átomos cuyos núcleos tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones.

Esto significa que los diferentes isótopos de un mismo átomo se diferencian entre ellos únicamente por el número de neutrones: unos son ligeros (con pocos protones y neutrones) y otros son pesados (con más neutrones que protones).

Lo que todavía desconocemos es cómo se han formado en nuestra galaxia los elementos más pesados, que son los que tienen masa atómica superior a 70.

Los astrónomos tratan de averiguarlo profundizando en el conocimiento de las estrellas, que es donde se fabrican los elementos pesados que encontramos en el universo.

Antes de la aparición de las estrellas, el universo era una sopa de hidrógeno y helio, pero la fusión nuclear que se produce en el interior de las estrellas fue la que introdujo elementos químicos pesados.

Hace cuatro años, elementos pesados como el oro o el platino fueron detectados como resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones, asociada a la señal de ondas gravitacionales.

Núcleos p

Uno de los misterios que intrigan a los físicos se refiere a unos 30 isótopos naturales, llamados núcleos p, ricos en protones y pobres en neutrones, que están presentes en los elementos pesados del universo y que han sido detectados en meteoritos.

Desconocemos cómo han surgido estos isótopos naturales porque son escasos: solo constituyen alrededor del 1 por ciento de los elementos pesados ​​observados en nuestro Sistema Solar.

Nunca podremos conocer a fondo los elementos pesados del sistema solar en el que vivimos, si no aclaramos los orígenes astrofísicos de los núcleos p.

Pero, dado que no es posible observarlos directamente en estrellas o en remanentes de supernovas debido a su escasez, lo que han hecho los investigadores de la Universidad de Surrey es estudiarlos a través de una combinación de experimentos, modelos teóricos y datos meteoríticos.

Los científicos utilizaron el Separador y Acelerador de Isótopos II en el Laboratorio Nacional TRIUMF de Canadá para producir un haz de átomos de rubidio-83 radiactivos cargados, observar los procesos que ocurren en su interior y aclarar más cosas sobre los núcleos p.

Procedemos de supernovas

Descubrieron que ese haz de átomos de rubidio produce un núcleo p específico, el estroncio-84, que se ha identificado en el pasado en algunos meteoritos.

El resultado no puede ser más esperanzador, porque constituye un hito clave en la medición directa de los procesos astrofísicos que abre infinitas posibilidades para alcanzar otros resultados importantes sobre el universo, sin necesidad de telescopios.

La confirmación de que los procesos estrepitosos que ocurren en las supernovas producen los misteriosos isótopos que están por todo el universo, tiene un significado todavía más relevante.

Los elementos pesados que encontramos en nuestra vida cotidiana fueron creados en el tiempo a través de reacciones nucleares ocurridas en las estrellas. Y ahora sabemos algo más de cómo ocurrió todo.

Referencia

First Direct Measurement of an Astrophysical p-Process Reaction Cross Section Using a Radioactive Ion Beam. G. Lotay et al. Phys. Rev. Lett. 127, 112701; 10 September 2021. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.112701

Imagen superior: Vista de rayos X del resplandor de la supernova Tycho desde el telescopio Chandra. Crédito: RAYOS X: NASA/CXC  RIKEN & GSFC/T. SATO ET AL; ÓPTICO: DSS.

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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