jueves, 4 de julio de 2013

Las colisiones de estrellas de neutrones producirían elementos pesados

Explosiones "Kilonova" pueden ser signos de producción de elementos pesados.

Impresión del artista sobre el choque de dos estrellas de neutrones. Tal acontecimiento se considera sea la causa de estallidos de rayos gamma de corta duración. Una nueva observación pretende mostrar que este tipo de eventos producen también elementos pesados ​​como el oro. Créditos:Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.
La mayoría de los elementos químicos más pesados que el helio surgen de forma simultanea en medio de la muerte de una estrella, la energía explosiva de una supernova es la responsable de generar la mayor parte de los elementos presentes en la tabla periódica. Una nueva observación señala que na explosión originada por un choque de dos estrellas de neutrones sería responsable de la producción de elementos con núcleos pesados, incluyendo el oro por citar uno.

Los astrónomos del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica identificaron un punto de luz roja en el mismo lugar donde ocurrió una poderosa explosión, la cual es conocida como estallido de rayos gamma de corta duración. Esta es la primera identificación de una contraparte óptica a este tipo de estallido de rayos gamma, y ​​que podría ser responsable de originar nuevos elementos ricos en neutrones que se producen como consecuencia de la explosión. Si esta conclusión es correcta, entonces esta observación es un fuerte apoyo para la idea de que los choques de estrellas de neutrones son responsables de muchos de los estallidos de rayos gamma y el origen de elementos pesados.

Los estallidos de rayos gamma (GRBs) son fuentes intensas de rayos gamma, pero con corta duración que se desvanecen en una escala de tiempo que depende del evento que los produjo. GRBs de larga duración se consideran actualmente producidas por supernovas con altos niveles de energía, o hipernovas, que se encuentran en las regiones de formación de nuevas estrellas. GRBs de corta duración, por otro lado, ocurren en galaxias que contienen estrellas viejas u otras regiones que carecen de las estrellas de gran masa. A su vez, hasta el momento ninguna explosión de supernova se ha observado en la ubicación de un GRB de corta duración.

En los últimos 10 años, astrónomos han recogido cantidades cada vez mayores de datos que apoyan la idea de que los GRBs de corta duración son resultado de colisiones entre estrellas de neutrones. Las estrellas de neutrones son restos de núcleos de las estrellas que  tuvieron al menos ocho veces la masa del Sol. A medida que envejece su masa se comprime en un objeto de unos 10 kilómetros de diámetro, comparable a una ciudad en la Tierra. El resultado de esto es una increíble densidad en una estrella de neutrones, con una física exótica, fuerte gravedad y fuerzas nucleares peculiares.

Dos estrellas de neutrones en órbita mutua pueden chocar cuando las ondas gravitacionales llevan suficiente energía y desestabilizan la órbita. Los astrónomos han medido este efecto en otros sistemas, como el famoso pulsar binario Hulse-Taylor. Todas las estrellas de neutrones binarias observadas se encuentran dentro de la Vía Láctea, pero falta observar choques de estas. La mayoría de los GRBs se encuentran en galaxias lejanas. Eso hace que sea más difícil para conectar de forma inequívoca los dos fenómenos. Sin embargo, la evidencia circunstancial es fuerte, basada en la correlación entre la ubicación de los GRBs y la ubicación de estrellas de neutrones.

Las nuevas observaciones ayudan a que la correlación más fuerte. E. Berger, W. Fong y R. Chornock combinaron observaciones ópticas e infrarrojas (IR) de la región del cielo donde un GRB de corta duración ocurrió. La explosión, denominada GRB 130603B, apareció el 3 de junio de 2013 (de ahí la denominación), los astrónomos realizaron el seguimiento de las observaciones nueve días más tarde usando el Telescopio Espacial Hubble y el telescopio Magellan/Baade en Chile.

Encontraron un punto de luz de color rojo en la misma posición en el cielo como GRB 130603B y se determinó que tanto el GRB y el punto rojo estaban a la misma distancia de la Tierra: 3.9 mil millones de años luz. La mayoría de los GRBs están más lejos, por lo que la capacidad de detectar una contraparte óptica / IR se debe en parte a la relativa cercanía del sistema.

Suponiendo que el punto rojo es en realidad parte del mismo evento que el GRB, los astrónomos consideraron dos posibilidades: o era el resplandor de una explosión o es la luz emitida por la producción de nuevos núcleos. Esta última opción se llama "kilonova", ya que produce nuevos elementos como una supernova, pero con mucha menos luz y con salida de la materia. (La idea de "kilo" se refiere a que es una cantidad inferior a "super." El nombre no ayuda mucho) Si un GRB de corta duración lleva a un kilonova, entonces podría ser una fuente de átomos. Esta lista podría incluir el oro, aunque el trabajo de investigación no menciona ningún elemento por su nombre.

Si GRB 130603B es un kilonova, entonces es una fuerte evidencia de que los GRBs de corta duración son causados ​​por colisiones de estrellas de neutrones. Los investigadores compararon la salida de luz óptica/y la contraparte IR en diversos modelos, encontrando que una colisión entre dos objetos de aproximadamente la misma masa, junto con los procesos nucleares que forman los elementos pesados. Eso favorece la interpretación kilonova.

La verdadera alquimia de hacer oro parece que no requiere la piedra filosofal, sino algo mucho más difícil de obtener: estrellas de neutrones.

Referencia:

0 comentarios:

Publicar un comentario

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...