Suscríbete al boletín semanal

Suscríbete para recibir cada semana el boletín SINC con los contenidos más relevantes y no te pierdas nada de la actualidad científica.

Suscríbete al boletín semanal
Si estás registrado

No podrás conectarte si excedes diez intentos fallidos.

Si todavía no estás registrado

La Agencia SINC ofrece servicios diferentes dependiendo de tu perfil.

Selecciona el tuyo:

Periodistas Instituciones
Si estás registrado

No podrás conectarte si excedes diez intentos fallidos.

Si todavía no estás registrado

La Agencia SINC ofrece servicios diferentes dependiendo de tu perfil.

Selecciona el tuyo:

Periodistas Instituciones

Nuevos datos sobre la formación de elementos pesados en nuestra galaxia

Científicos de la Universidad de Granada y otros centros europeos han presentado un modelo de evolución química de galaxias con el que se puede simular la interacción entre estrellas de diferente masa y metalicidad con el gas interestelar. De esta forma se puede calcular la evolución de las abundancias de los elementos químicos en la Vía Láctea.

Ilustración de la fusión de dos estrellas de neutrones, uno de los escenarios propuestos para la formación de muchos de los elementos pesados. / NATIONAL SCIENCE FOUNDATION/LIGO/SONOMA STATE UNIV

La detección en el año 2017 de elementos pesados, como el oro o el platino, en el evento resultante de la fusión de dos estrellas de neutrones (fenómeno denominado kilonova) asociado a la señal de ondas gravitacionales GW 170717, ha supuesto un hito en el campo de la nucleosíntesis estelar y astrofísica nuclear. Nunca antes la investigación sobre el origen de los elementos químicos pesados (aquellos con masa atómica superior a 70) había despertado tanto interés entre la comunidad científica.

A raíz de este descubrimiento observacional, se vienen realizando una cantidad ingente de trabajos teóricos que intentan reproducir mediante modelos estelares estas observaciones. El objetivo de estos estudios es identificar con precisión cómo, dónde y cuándo se forman los elementos más pesados que el hierro.

Los investigadores describen cómo se forman elementos químicos más pesados que el hierro en el interior de las estrellas

Esta es la idea fundamental del trabajo publicado recientemente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society del cual es autor el investigador de la Universidad de Granada Carlos Abia, del departamento de Física Teórica y del Cosmos, junto con investigadores franceses e italianos. Los autores describen cómo se forman elementos químicos más pesados que el hierro en el interior de las estrellas.

La mayoría de los isótopos más pesados que el hierro se producen en los interiores estelares mediante un proceso de captura de neutrones: bien mediante la captura de neutrones lenta (proceso-s o slow), o la captura rápida (proceso-r o rapid); aunque algunos de estos isótopos pueden ser también producidos (mínimamente) a través de captura de protones (el proceso-p).

Sin embargo, los modelos teóricos que intentan reproducir el proceso-r tienen un poder predictivo todavía muy limitado, debido a la complejidad en reproducir estas explosiones estelares, así como a la enorme incertidumbre existente en las propiedades nucleares de los isótopos que se encuentran lejos del denominado valle de estabilidad.

En este artículo, se ha estimado la contribución del proceso-s utilizando un modelo de evolución química de galaxias mediante el cual se simula numéricamente la interacción entre estrellas de diferente masa y metalicidad de diversas generaciones y el gas interestelar, a fin de calcular la evolución temporal (y espacial) de las abundancias de los elementos químicos en nuestra galaxia.

La cantidad de un elemento small

Entre los ingredientes fundamentales de esta simulación figura la cantidad de un elemento 's' producido (lo que se conoce como yields) en el interior de las estrellas masivas (aquellas con masa superior a aproximadamente ocho veces la masa del Sol) que es expulsada al medio interestelar al final de su evolución, así como en las estrellas de masa baja e intermedia (estrellas entre una y ocho veces la masa solar), durante su última fase de evolución (denominada fase de la rama asintótica de las gigantes).

Se usa un modelo de evolución química de galaxias para calcular la evolución de las abundancias de los elementos químicos en la Vía Láctea

Por primera vez, la producción estelar de los diversos elementos químicos se ha calculado mediante códigos numéricos estelares homogéneos, es decir, utilizando las mismas aproximaciones e ingredientes físicos. La novedad del método empleado es que el resultado final se obtiene a partir de una secuencia de modelos de evolución química que corrigen iterativamente la contribución 's' y 'r' a la composición química del sistema solar hasta alcanzar el nivel de convergencia deseado.

La comparación entre el nuevo modelo con la distribución de abundancias observadas en el Sistema Solar (originadas hace 4567 millones de años) muestra un acuerdo excelente considerando los errores observacionales, como se puede apreciar en la Figura 1. En la parte inferior de la misma figura se muestra el resultado teórico separando las tres componentes: proceso-s (puntos azules), producidos en estrellas; proceso-r (cuadros rojos), probablemente resultado de la fusión de estrellas de neutrones; y proceso-p (cruces verdes), responsable de la producción de algunos isótopos pesados ricos en protones.

Finalmente, como un tributo de los autores del trabajo a la celebración del 150 aniversario de la Tabla Periódica de Dimitri I. Mendeleiev, en la Figura 2 (también publicada en el artículo) se muestra de manera más gráfica la contribución de cada proceso de nucleosíntesis a los isótopos pesados.

Referencia bibliográfica:

"Chemical evolution with rotating massive stars yields II: A new assessment on the solar s- and r-process components". N. Prantzos, C. Abia, S. Cristallo, M. Limongi, A. Chieffi. MNRAS, 2019 (en prensa), arXiv:1911.02545.

Fuente:
UGRdivulga
Derechos: Creative Commons
Artículos relacionados
Alt de la imagen
Una explicación a la dificultad de encontrar huellas de vida en las arcillas marcianas

Los minerales arcillosos descubiertos en el cráter Gale de Marte por el rover Curiosity son capaces de preservar compuestos orgánicos durante largos periodos de tiempo. Ahora científicos del Centro de Astrobiología han comprobado en cámaras de simulación que una breve exposición a fluidos ácidos complicaría enormemente la preservación de estos compuestos, algo a tener en cuenta en la búsqueda de vida en el planeta rojo.

Alt de la imagen
¿Biomarcadores en Venus? Cuando el polvo comienza a asentarse
David Barrado

El descubrimiento de fosfano en las nubes de Venus ha disparado las especulaciones sobre su posible origen biológico, pero se necesitan más observaciones para confirmar el hallazgo y conocer su verdadera fuente. Las posibles misiones que se planean al planeta vecino, como EnVision de la Agencia Espacial Europea y DAVINCI+ de la NASA, pueden ayudar a encontrar la respuesta.