Por primera vez, los físicos han podido medir directamente una de las formas en que las estrellas en explosión forjan los elementos más pesados del Universo. Al sondear un haz acelerado de iones radiactivos, un equipo dirigido por el físico Gavin Lotay de la Universidad de Surrey en el Reino Unido observó el proceso de captura de protones que se cree que ocurre en supernovas de colapso del núcleo. Los científicos no solo han visto ahora cómo sucede esto en detalle, las mediciones nos permiten comprender mejor la producción y la abundancia de isótopos misteriosos llamados p-núcleos.
En el nivel más básico, se puede pensar en las estrellas como las fábricas de elementos del Universo. Hasta que las estrellas nacieron y empezaron a romper núcleos en sus núcleos, el Universo era una sopa de principalmente hidrógeno y helio. Esta fusión nuclear estelar comenzó a infundir al cosmos elementos más pesados, desde el carbono hasta el hierro para las estrellas más masivas.
Aquí es donde la fusión del núcleo tiene un inconveniente. El calor y la energía necesarios para producir hierro a través de la fusión exceden la energía que genera el proceso, lo que hace que la temperatura del núcleo baje, lo que a su vez hace que la estrella muera en un espectacular kaboom: la supernova.
Aquí es donde los físicos creen que nacen incluso los elementos más pesados. La explosión es tan enérgica que los átomos, al chocar con la fuerza, pueden capturar componentes entre sí. No tiene que ser una supernova (se ha detectado la formación de elementos pesados en una colisión entre dos estrellas de neutrones) pero el principio es el mismo. Boom colosal cósmico = energía suficiente para forjar elementos.
Luego están los p-núcleos. Estos aproximadamente 30 isótopos naturales de elementos pesados constituyen alrededor del 1% de los elementos pesados observados en nuestro Sistema Solar, y su formación es un misterio.
Los isótopos son formas del mismo elemento que varían según la masa atómica, generalmente debido a un número variable de neutrones en el núcleo, mientras que el número de protones permanece igual. Los núcleos P son isótopos que son deficientes en neutrones, pero ricos en protones, porque son tan escasos que son difíciles de observar, lo que ha resultado en algunas dificultades para determinar cómo se forjan.
El modelo actualmente favorecido es el proceso gamma, en el que los átomos capturan protones sueltos durante un evento energético. Dado que un elemento químico se define por el número de protones, este proceso transformaría el elemento en el siguiente en la tabla periódica, dando como resultado un isótopo pobre en neutrones.
Las observaciones se obtuvieron utilizando el Separador y Acelerador de Isótopos II en el Laboratorio Nacional TRIUMF en Canadá para producir un haz de átomos de rubidio-83 radiactivos cargados. El espectrómetro de escape con supresión de escape de rayos gamma TRIUMF-ISAC y el espectrómetro de masas de retroceso del analizador de masas electromagnéticas se utilizaron para registrar y observar los procesos que tienen lugar en el haz.
Los resultados sugirieron la producción del p-núcleo estroncio-84, dijeron los investigadores, consistente con el proceso gamma. Descubrieron que la velocidad de reacción termonuclear era menor que la predicha por los modelos teóricos, lo que resultó en una mayor producción de estroncio-84. Su tasa de producción recalculada fue consistente con las abundancias de estroncio-84 observadas en los meteoritos, dijeron los investigadores, y podría ayudar a arrojar luz sobre otros procesos astrofísicos.
“El acoplamiento de una matriz de rayos gamma de alta resolución con un separador electrostático avanzado para medir las reacciones del proceso gamma representa un hito clave en la medición directa de los procesos astrofísicos”, dijo Lotay.
“Se pensó en gran medida que tales mediciones estaban fuera del alcance de las tecnologías experimentales actuales y el último estudio ha abierto una gran cantidad de posibilidades para el futuro”.
Fuente: Science Alert.
