Representación artística de estrellas de neutrones que se preparan para colisionar.
(Imagen: © NASA / Goddard Space Flight Center)
Los astrónomos están a la caza de los restos de la colisión de una estrella de neutrones eso le dio a la Tierra sus metales preciosos.
Cuando nestrellas eutron se fusionan, arrojan una gran cantidad de elementos de corta duración a su entorno, y estos materiales se convierten en parte de los sistemas solares de formación posterior. Ahora los científicos están tratando de acercarse al fusión que sembró nuestro sistema solar rastreando los elementos producidos por el material en descomposición original. A partir de ese trabajo, creen que la fusión responsable ocurrió 100 millones de años antes y a 1,000 años luz del nacimiento de nuestro sistema solar.
"Estuvo cerca", dijo a Space.com el científico principal del proyecto, Szabolcs Marka, físico de la Universidad de Columbia. "Si miras al cielo y ves una fusión de estrellas de neutrones a 1,000 años luz de distancia, eclipsaría todo el cielo nocturno".
Marka y su colega Imre Bartos, astrofísico de la Universidad de Florida, utilizaron meteoritos desde los albores del sistema solar para rastrear la colisión. Analizaron los isótopos, sabores de elementos con diferentes números de neutrones en sus átomos, en estas rocas.
Primero, calcularon la cantidad de isótopos radiactivos en el sistema solar temprano; entonces los investigadores compararon sus mediciones con la cantidad de isótopos producidos por estrella neutrón fusiones Marka presentó los resultados de su investigación en enero en el invierno. reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Honolulu
"Nuestra" fusión de estrella de neutrones
Los elementos pesados del universo, como el oro, el platino y el plutonio, se forman cuando los neutrones bombardean los átomos existentes. Durante tales colisiones, un el neutrón neutro puede emitir un electrón cargado negativamente, convirtiéndose en un protón cargado positivamente y cambiando la identidad del átomo.
Este proceso, conocido como captura rápida de neutrones, ocurre solo durante las explosiones más potentes, como las supernovas y las fusiones de estrellas de neutrones. Pero los científicos continúan debatiendo cuál de estos eventos extremos es responsable de la mayor parte de los elementos pesados en el universo.
Así que Marka y Bartos recurrieron a meteoritos antiguos en un esfuerzo por comprender qué tipo de evento podría tener sembró el sistema solar temprano. Encerrado dentro de esas rocas del joven sistema solar hay material que vomitó de una explosión, y aunque esos elementos iniciales fueron radiactivos y se descompusieron rápidamente, dejaron firmas de su presencia pasada.
Y como el Observatorio de interferómetro láser de ondas gravitacionales (LIGO) comienza a identificar posibles fusiones de estrellas de neutrones, los científicos están aplicando sus observaciones para ayudar a identificar los contribuyentes más probables del material formado en una fusión cercana, lo que Marka llamó "la preparación de la bruja de la galaxia", el material en descomposición lenta que llegó al sistema solar.
Estudios previos estimaron que una supernova ocurre en la Vía Láctea una vez cada 50 años más o menos. Las nuevas observaciones de LIGO sugieren que las fusiones de estrellas de neutrones ocurren con mucha menos frecuencia, aproximadamente una vez cada 100,000 años. La cantidad de elementos pesados en el sistema solar sugirió que provenían de un fusión de estrella de neutrones cercana, ya que los orígenes de las supernovas habrían producido más material.
A partir de ahí, la pareja se basó en los isótopos individuales para determinar dónde y cuándo se había producido la fusión local de estrellas de neutrones del sistema solar.
"Cada isótopo es un cronómetro que comienza en la explosión", dijo Marka. Al estudiar la cantidad de cada isótopo que quedaba cuando se capturó el material, pudo determinar la edad de la colisión que bañó el sistema solar. "Solo hay un punto en el tiempo cuando todos están de acuerdo", dijo. Ese punto ocurrió aproximadamente 100 millones de años antes de la sistema solar formado, un parpadeo en escalas de tiempo astronómicas. El equipo también calculó qué tan lejos chocaron las estrellas, una distancia de 1,000 años luz, en función de la cantidad de material que terminó en el sistema solar.
Lo que el equipo no pudo determinar fue la dirección en la que estos elementos pesados entraron en el vecindario que se convertiría en nuestro sistema solar, un descubrimiento que teóricamente podría permitir a los científicos identificar los restos de la colisión. El problema es que el sol no ha estado quieto durante los 4.500 millones de años desde que se formó; en cambio, ha estado viajando por la galaxia.
En el camino, ha dejado atrás las estrellas que se formaron cerca de él en el mismo grupo, estrellas que los astrónomos han buscado en vano durante mucho tiempo. Marka espera que algún día, los astrónomos encuentren esas estrellas hermanas y los restos de la fusión de estrellas de neutrones que formaron el sistema solar.
Según Marka, el nuevo descubrimiento golpeó cerca de casa. "La gente realmente lloraba", dijo, refiriéndose a los miembros de su equipo.
Dijo que cree que surgió una fuerte reacción emocional porque esta fusión de estrellas de neutrones no fue solo un evento que sucedió en el espacio. Fue uno que contribuyó a cada uno de nosotros, personalmente.
"Esto no es esotérico, es nuestro", dijo Marka. "No la nuestra en la galaxia, sino la nuestra en el sistema solar".
- La colisión de la estrella de neutrones revela el origen del oro, dicen los astrónomos
- ¿Un agujero negro se tragó una estrella de neutrones hace 900 millones de años?
- La primera detección de ondas gravitacionales del choque de estrellas de neutrones marca una nueva era de astronomía
