Estrellas antiguas formaron elementos extraordinariamente pesados

Este hallazgo que un equipo internacional de investigadores presenta en Science profundiza nuestra comprensión de la formación de elementos en las estrellas.

Estamos, literalmente, hechos de materia estelar. Las estrellas son fábricas de elementos, donde los elementos se fusionan o rompen constantemente para crear otros elementos más ligeros o más pesados. Cuando nos referimos a elementos ligeros o pesados, hablamos de su masa atómica. A grandes rasgos, la masa atómica se basa en la cantidad de protones y neutrones en el núcleo de un átomo de ese elemento.

Se sabe que los elementos más pesados sólo se crean en las estrellas de neutrones mediante el proceso rápido de captura de neutrones, o proceso r.

Proceso r: qué es

“El proceso r es necesario si se quieren producir elementos más pesados que, por ejemplo, el plomo y el bismuto”, dice en un comunicado Ian Roederer, profesor asociado de física en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor principal de la investigación.

“Hay que añadir muchos neutrones muy rápidamente, pero el problema es que se necesita mucha energía y muchos neutrones para hacerlo”, dice Roederer. “Y el mejor lugar para encontrar ambas cosas es en el nacimiento o la muerte de una estrella de neutrones, o cuando las estrellas de neutrones chocan y producen las materias primas para el proceso.

“Tenemos una idea general de cómo funciona el proceso r, pero las condiciones del proceso son bastante extremas”, dice Roederer. “No tenemos una buena idea de cuántos tipos diferentes de sitios en el universo pueden generar el proceso r, no sabemos cómo termina el proceso r y no podemos responder preguntas como cuántos neutrones ¿Puedes agregar? O ¿qué tan pesado puede ser un elemento? Así que decidimos observar elementos que podrían formarse por fisión en algunas estrellas antiguas bien estudiadas para ver si podíamos comenzar a responder algunas de estas preguntas”.

El equipo examinó de nuevo las cantidades de elementos pesados en 42 estrellas bien estudiadas de la Vía Láctea. Se sabía que las estrellas tenían elementos pesados formados por el proceso r en generaciones anteriores de estrellas. Al adoptar una visión más amplia de las cantidades de cada elemento pesado que se encuentra en estas estrellas en conjunto, en lugar de individualmente como es más común, identificaron patrones no reconocidos previamente.

Esos patrones indicaban que algunos elementos enumerados cerca de la mitad de la tabla periódica, como la plata y el rodio, eran probablemente restos de la fisión de elementos pesados. El equipo pudo determinar que el proceso r puede producir átomos con una masa atómica de al menos 260 antes de fisionarse.

“Ese 260 es interesante porque nunca antes habíamos detectado nada tan pesado en el espacio o naturalmente en la Tierra, ni siquiera en pruebas de armas nucleares”, dice Roederer. “Pero verlos en el espacio nos da una guía sobre cómo pensar en los modelos y la fisión, y podría darnos una idea de cómo surgió la rica diversidad de elementos”.