En el año 2017, los observatorios de todo el mundo detectaron una colisión de alta energía entre un par de objetos densos, presuntamente estrellas de neutrones, cada una ligeramente más masiva que el Sol, pero con del tamaño de una ciudad.
De acuerdo a una reciente investigación, una colisión similar ocurrida en nuestras cercanías pudo haber sido responsable de producir algunos de los elementos más pesados de nuestro propio Sistema Solar, y los autores creen que saben cuándo sucedió este evento.
Un mirada al pasado
Estos elementos son raros, pero también son algunos de los más importantes para nosotros. Usando medidas de los remanentes de estos elementos en meteoritos antiguos, un par de investigadores realizó un trabajo retrospectivo para localizar el evento que produjo parte de ellos.
Los elementos pesados, incluyendo plutonio, curio, oro, platino, uranio y otros, se forman en parte a lo que se conoce como “proceso r”, donde un evento de alta energía hace que los núcleos atómicos absorban rápidamente una gran cantidad de neutrones.
Una vez que el evento se ralentiza, algunos de estos neutrones se desintegran radiactivamente en protones. Las explosiones estelares llamadas supernovas y fusiones de estrellas de neutrones han sido implicadas como fuentes potenciales de los elementos resultantes del proceso r.
Para confirmarlo, los investigadores se propusieron ver si las fusiones de estrellas de neutrones o las supernovas producían los elementos en los que estaban interesados, principalmente el curio y el plutonio.
Las supernovas, en las cuales las estrellas explotan, ocurren con relativa frecuencia, mientras que las estrellas de neutrones solo se fusionan unas cuantas veces cada millón de años en nuestra galaxia.
Eso significa que, si observamos hacia atrás en el tiempo, la abundancia de estos elementos debería aumentar si fueron producidas por estrellas de neutrones, o permanecer relativamente constantes si fueron producidas por supernovas.
El plutonio y el curio son radiactivos y se descomponen en elementos más estables. Cuando se formaron los primeros meteoritos, capturaron algunos de estos elementos, que luego decayeron en elementos más estables. La abundancia relativa de los productos de descomposición en estos meteoritos, permite a los científicos dar marcha atrás y determinar la edad aproximada en que se formaron los elementos iniciales.
Evento detectado
Cuando los investigadores realizaron cálculos sobre datos recopilados previamente de estos meteoritos, encontraron que la abundancia de estos elementos se disparó aproximadamente 80 o 100 millones de años antes de que se formara el Sistema Solar, cuando era solo una nube de gas y polvo.
De esta observación se deduce que un solo evento, probablemente una fusión de estrellas de neutrones ocurrida hace aproximadamente 4.600 millones de años a unos mil años luz de distancia, produjo la mayor parte del curio, quizás un tercio del plutonio en el Sistema Solar, y el 0,3 por ciento de los elementos más pesados de la Tierra, incluido el oro, el platino y el uranio.
Los investigadores señalan que es importante tener en cuenta que estos resultados se basan en el modelado de mediciones indirectas, y nuestro conocimiento de las colisiones de estrellas de neutrones y el proceso r proviene de una sola observación experimental.
Aunque es poco probable, existe la posibilidad de que otro tipo de evento de alta energía aún más caótico produjo estos elementos, y para confirmarlo –o descartarlo– el siguiente paso es medir más elementos con abundancias desconocidas, crear mejores simulaciones y, por supuesto, observar más colisiones de estrellas de neutrones.
Referencia: A nearby neutron-star merger explains the actinide abundances in the early Solar System. Nature, 2019. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1113-7