Un tipo diferente de supernova habría creado los elementos más pesados en el universo


Hace alrededor de  13.7oo millones de años, el universo estaba compuesto solamente de hidrógeno, helio y trazas de litio. Derivados del Big Bang. Unos 300 millones de años más tarde, las primeras estrellas surgieron, y se desarrolló la creación de elementos químicos adicionales a través del universo. Desde entonces, gigantes explosiones estelares, o supernovas, han dado lugar a carbono, oxígeno, hierro y al resto de los 94 elementos naturales de la tabla periódica.

Hoy en día, hay restos de estos elementos en todas las estrellas y cuerpos planetarios, que se han formado a partir del gas enriquecido por estas supernovas lo largo del tiempo. Durante los últimos 50 años, los científicos han estado analizando estrellas de diferentes edades, con el fin de trazar la evolución de los elementos químicos en el universo e identificar los fenómenos astrofísicos que los crearon. Ahora, un equipo de investigadores de instituciones como el MIT ha detectado el elemento Telurio por primera vez en tres antiguas estrellas. Los investigadores encontraron rastros de este elemento frágil, semiconductor -lo cual es muy raro en la Tierra- en  estrellas que están a cerca de 12 mil millones de años-luz.

El hallazgo apoya la teoría de que el telurio, junto con elementos aún más pesados de la tabla periódica, probablemente se originó a partir de un tipo muy raro de supernova en un rápido proceso de fusión nuclear. Los investigadores publicaron sus resultados en la revista Astrophysical Journal Letters . “Queremos entender la evolución de telurio y por extensión cualquier otro elemento desde el Big Bang hasta la actualidad”, dice Anna Frebel, profesor asistente de astrofísica en el MIT y co-autora del artículo.  “Aquí en la Tierra, todo está hecho de carbono y otros elementos, y queremos entender cómo se produjo el teluro en la Tierra.”

El equipo analizó la composición química de tres brillantes estrellas ubicadas a unos pocos miles de años luz de distancia “en el halo de la Vía Láctea”, dice Frebel. Los investigadores analizaron los datos obtenidos a partir del espectrógrafo del telescopio espacial Hubble, un instrumento que divide la luz de una estrella en el espectro de longitudes de onda. Si un elemento está presente en una estrella, los átomos de ese elemento absorben la luz estelar en longitudes de onda específicas, los científicos pueden observar esta absorción, como caídas en los datos del espectrógrafo. Frebel y sus colegas detectaron caídas en la región ultravioleta del espectro -a una longitud de onda que acompaña la absorción natural de teluro.

Lo que proporciona evidencias de que un elemento extraño de tierra en efecto, existe en el espacio, y fue creado probablemente hace más de 12.000 millones de años, en el momento de los tres estrellas se formaron. Los investigadores también compararon la abundancia de telurio a la de otros elementos pesados como el bario y el estroncio, encontrando que la relación de elementos fue la misma en todas las estrellas. Frebel dice que las relaciones apoyan la teoría de la síntesis química de elementos: Un tipo raro de supernova puede haber creado los elementos más pesados de la parte baja de la tabla periódica, incluyendo el telurio.

De acuerdo con las predicciones teóricas, los elementos más pesados que el hierro podrían haberse formado como parte del núcleo durante el colapso en una supernova, cuando los núcleos atómicos chocaron con enormes cantidades de neutrones en un proceso de fusión nuclear. Durante 50 años, los astrónomos y los físicos nucleares han modelado este rápido proceso, denominado Proceso R, con el fin de desentrañar la historia cósmica de los elementos. El equipo de Frebel descubrió que las proporciones de elementos pesados que se observan en las tres estrellas va acoplado a las relaciones predichas por estos modelos teóricos.

Los resultados, dice, confirman la teoría de que los elementos más pesados probablemente se formaran a partir de una supernova rara, extremadamente rápid.  “Una supernova ordinaria puede hacer  hierro y el níquel en cualquier parte del universo”, dice Frebel. “Pero estos elementos pesados parece que sólo se crean en supernovas especiales. La suma de más elementos a los patrones elementales observadas nos ayudará a entender las condiciones astrofísicas y ambientales necesarias para que este proceso funcione.” 

Jennifer Johnson, profesora asociada de astronomía en la Universidad del estado de Ohio State, dice que el telurio ha sido un elemento difícil de detectar, ya que absorbe la luz en el espectro ultravioleta, lo cual es imposible de detectar con telescopios terrestres. Los hallazgos del equipo, dice, son un primer paso en la identificación de algunos de los elementos más difíciles de detectar en el universo. “Si nos fijamos en la tabla periódica, el telurio está justo en el medio de estos elementos”, dice Johnson. “Si tenemos que entender cómo el Proceso R opera en el universo, realmente tenemos que medir esta parte de la tabla periódica. Es realmente bueno que tengamos al telurio cómo guía en este este mar de desconocimiento”.

Frebel continúa con la búsqueda de elementos pesados en el espacio. Por ejemplo, el selenio -similar al telurio- todavía no se ha detectado en el universo. Hay elementos difíciles de detectar, ya que son muchos a lo largo de la misma fila que el telurio en la tabla periódica.

“Todavía hay unos cuantos huecos”, dice Frebel. “Pero, de vez en cuando, podemos añadir un elemento, y con él se añaden más datos que nos facilitan el trabajo.” 

Autor: Jennifer Chu

Enlace original: Rare earth element found far, far away

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