Un equipo de científicos australianos ha registrado una nueva forma de aparición de elementos pesados. El hallazgo viene de la mano de otro fenómeno emocionante: la explosión de una estrella que gira rápidamente con un fuerte campo magnético y una masa de unas 25 veces la del Sol. Los detalles del trabajo fueron publicados en Nature.
Hasta hace poco, se creía que la fusión de estrellas de neutrones era la única forma de producir elementos pesados (más pesados que el zinc). Pero los elementos pesados surgieron por primera vez poco después del Big Bang, cuando el universo era muy joven. En ese entonces aún no existían las estrellas de neutrones, por lo que se necesitaba otra fuente para explicar la presencia de los primeros elementos pesados en la Vía Láctea.
Hipernova magnetorrotacional
Ahora, los científicos de la Universidad Nacional Australiana, David Yong y Gary Da Costa han estudiado la antigua estrella SMSS J2003-1142 en el halo de la Vía Láctea, una región aproximadamente esférica que rodea la galaxia. Esta es la primera evidencia de otra fuente de elementos pesados, incluido el uranio y posiblemente el oro, dicen los científicos.
«En nuestro estudio, mostramos que los elementos pesados encontrados en SMSS J2003-1142 probablemente no provienen de la fusión de estrellas de neutrones, sino del colapso y explosión de una estrella que gira rápidamente con un fuerte campo magnético y una masa de unas 25 veces el Sol.» dicen Yong y Da Costa en The Conversation. «Llamamos a esta explosión una hipernova magnetorrotacional«.
Recientemente se confirmó que las fusiones de estrellas de neutrones son una de las fuentes de elementos pesados en nuestra galaxia. Dos estrellas de neutrones en un sistema binario se fusionan en un evento energético llamado «kilonova». Como resultado de este proceso, se forman elementos pesados.
Primeros elementos
Sin embargo, los modelos existentes de la evolución química de nuestra galaxia muestran que la fusión de estrellas de neutrones por sí sola no podría haber producido ciertos elementos observados en muchas estrellas antiguas, incluida SMSS J2003-1142.
Basándose en la información disponible, el equipo estudió la composición química de la estrella. El análisis mostró que el contenido de hierro es aproximadamente 3000 veces menor que en el Sol. «En otras palabras, SMSS J2003-1142 es una estrella químicamente primitiva. Los elementos en ella probablemente fueron creados como la única estrella madre justo después del Big Bang», dice Yong.
La composición química de SMSS J2003-1142 puede revelar la naturaleza y propiedades de su estrella madre. Especialmente la presencia de cantidades inusualmente altas de nitrógeno, zinc y elementos pesados, incluidos europio y uranio, en la composición de la estrella.
Los altos niveles de nitrógeno en SMSS J2003-1142 indican que la estrella anfitriona giraba rápidamente. Por otro lado, los altos niveles de zinc señalaron que la explosión fue 10 veces más enérgica que una supernova «normal», es decir una hipernova. Además, una gran cantidad de uranio requeriría una gran cantidad de neutrones.
«Los elementos pesados que podemos observar en SMSS J2003-1142 son evidencia de que esta estrella se formó como consecuencia de una explosión temprana de una hipernova magnetorrotacional», afirmó Da Costa. Esta es la primera evidencia de que las supernovas rotacionales son la fuente de elementos pesados en nuestra galaxia.
Estrella madre
Según la hipótesis, una estrella madre creó todos los elementos observados en SMSS J2003-1142. De otra forma, los mismos elementos tardarían mucho más en formarse solo como resultado de la fusión de estrellas de neutrones.
Un modelo de supernova magnetorrotacional puede explicar la composición de SMSS J2003-1142 a través de un solo evento. Ésta sería una fusión de estrellas de neutrones junto con supernovas de rotación magnética, que juntas nos enseñarán cómo se crearon todos los elementos pesados en la Vía Láctea, aseguran los científicos.