Los diminutos copos de nieve de uranio radiactivo que desencadenan explosiones nucleares masivas podrían explicar algunas de las explosiones estelares más misteriosas del universo.
A medida que mueren las estrellas más pequeñas, se enfrían hasta convertirse en cáscaras de lo que eran antes, conocidas como enanas blancas. Una nueva investigación propone que los átomos de uranio se hunden en los centros de estas estrellas enanas blancas envejecidas a medida que se enfrían, y se congelan en cristales parecidos a copos de nieve no más grandes que granos de arena. Allí, estos “copos de nieve” pueden actuar como algunas de las bombas nucleares más pequeñas del universo, convirtiéndose en la “chispa que enciende el barril de pólvora”, dijo el coautor del estudio Matt Caplan, físico teórico de la Universidad Estatal de Illinois.
“Es importante comprender cómo ocurren estas explosiones para todo tipo de aplicaciones, desde la producción de elementos hasta la expansión del universo”, dijo Caplan a Live Science.
Estas explosiones de estrellas inusualmente tenues son parte de una clase conocida como supernovas de Tipo Ia. Por lo general, los científicos piensan que estas explosiones ocurren cuando una estrella enana blanca alcanza una masa crítica después de extraer gas de una estrella compañera con la que la enana blanca está en órbita. Debido a que las supernovas de Tipo Ia explotan cuando alcanzan la misma masa, tienen el mismo brillo. Este brillo uniforme permite que se utilicen como un estándar con el que se miden las distancias t en el universo.
Sin embargo, los astrónomos han notado algunas supernovas de Tipo Ia que son ligeramente más tenues de lo que deberían ser. La nueva investigación, aceptada en la revista Physical Review Letters, propone una explicación en la que las enanas blancas de menor masa sin un compañero estelar binario pueden explotar como supernovas por sí mismas, incluso sin beber la masa de una estrella cercana.
“Tal vez no necesitemos al compañero”, dijo a Live Science el coautor del estudio, Chuck Horowitz, astrofísico nuclear teórico de la Universidad de Indiana. “Quizás una sola estrella por sí sola pueda explotar”.
El nacimiento de una bomba atómica estelar
Las enanas blancas son los núcleos remanentes de estrellas de menos de 10 veces la masa del sol. Una vez que se han desprendido de sus capas externas, las enanas blancas son bolas frías que no se queman, en su mayoría de carbono y oxígeno con algunos otros elementos, como uranio, rociados. A medida que se enfrían lentamente durante cientos de miles de años, sus átomos se congelan, con los átomos más pesados – como el uranio – que se hunde hasta el núcleo y se solidifica primero.
Tradicionalmente, los científicos pensaban que estas enanas blancas, cuando estaban solas, eventualmente se reducían a cáscaras frías y oscuras. Pero en algunos casos, este proceso podría preparar el escenario para una explosión masiva similar a una bomba nuclear, dijeron los científicos. Cuando los átomos de uranio hundidos chocan entre sí, se congelan y forman diminutos copos de nieve radiactivos. Una hora después de la formación del copo de nieve, un neutrón que pasa por el núcleo podría estrellarse contra el copo de nieve, desencadenando la fisión, la reacción nuclear en la que se divide un átomo. Esta fisión podría desencadenar una reacción en cadena, similar a la de una bomba nuclear, que eventualmente encienda el resto de la estrella y haga que la enana blanca explote como una supernova por sí misma.
Sin embargo, para que se produzca esta reacción en cadena, es necesario que haya una gran cantidad del isótopo radiactivo uranio-235. Debido a que este isótopo se desintegra naturalmente con el tiempo, este tipo de explosión solo es posible en las estrellas más grandes, que tienen la vida útil más corta. A las estrellas más pequeñas, como el sol, a unos 5 mil millones de años en el futuro cuando muera, no les quedaría suficiente uranio-235 para tales explosiones cuando se convirtieran en enanas blancas.
Algunos científicos han recibido el nuevo artículo con un escepticismo interesado.
“Si funciona, sería una forma realmente interesante de hacerlo”, dijo a Live Science Ryan Foley, astrónomo de la Universidad de California en Santa Cruz. Sin embargo, Foley señaló que las supernovas tenues de Tipo Ia tienden a provenir de poblaciones antiguas de estrellas, no de aquellas con estrellas en su mayoría más jóvenes, donde ocurriría este tipo de explosión. “Entre las estrellas jóvenes, hay muy pocas, si es que hay alguna, supernovas de tipo Ia tenues”, dijo Foley.
Si bien la investigación ha demostrado que este nuevo mecanismo es físicamente posible, aún no está claro si estas explosiones de estrellas solitarias realmente ocurren, con qué frecuencia ocurren y exactamente cómo se desencadena la fisión que las alimenta.
“En este momento, estamos ansiosos por ejecutar simulaciones para ver si los copos de nieve realmente pueden encender la reacción en cadena de fisión para hacer explotar la estrella”, dijo Caplan a Live Science. “Incluso si no se encendió por completo, sería interesante ver si hay un chisporroteo o una combustión débil en el núcleo”.
Fuente: Live Science.
