Análisis detallado de la colisión de estrellas de neutrones ha revelado un proceso similar al Big Bang, mostrando cómo se forman los átomos y elementos pesados en explosiones cósmicas

En agosto de 2017, los científicos lograron observar por primera vez la colisión de dos estrellas de neutrones. Este evento, registrado por telescopios de todo el mundo, desencadenó un fenómeno gravitacional cuando los objetos se fusionaron en un agujero negro.

Esta explosión, conocida como kilonova AT2017gfo, ofreció una cantidad impresionante de datos para analizar. Ahora, utilizando datos de varios telescopios, los científicos han reconstruido los días posteriores a la explosión, estudiando su bola de fuego en expansión que generó elementos pesados.

El proceso de expansión de esta kilonova fue similar al Big Bang, como describe el astrofísico Albert Sneppen del Instituto Niels Bohr. La explosión evolucionó como una “sopa” caliente de partículas que luego se enfriaron y fusionaron para formar materia.

Sneppen explica que, dado que la explosión avanza rápidamente, ningún telescopio puede capturar su desarrollo completo. Sin embargo, al combinar datos de observatorios de Australia, Sudáfrica y el telescopio Hubble, lograron analizar su evolución detalladamente. Este enfoque permitió que el conjunto de datos revelara más que los individuales.

Uno de los hallazgos más sorprendentes fue la creación de elementos pesados en la kilonova. Aunque las estrellas pueden fusionar algunos elementos en sus núcleos, no logran crear elementos más pesados que el hierro, ya que necesitan más energía de la que producen.

Para crear estos elementos, se requiere un evento extremadamente energético, como una supernova. En este caso, AT2017gfo demostró que las kilonovas también son capaces de producir elementos pesados. Los astrónomos detectaron la firma del estroncio en la luz emitida por la explosión.

Al profundizar en los datos, Sneppen y su equipo observaron la evolución de la kilonova hora a hora, rastreando la formación de elementos del proceso r. Cuando las estrellas de neutrones chocaron, la explosión alcanzó temperaturas de miles de millones de grados, comparable al calor del Big Bang. En este ambiente, las partículas se movían libremente, sin unirse.

Conforme la kilonova se expandía y enfriaba, las partículas comenzaron a fusionarse, formando átomos, de forma similar a la “Época de la Recombinación” del Universo. Unos 380.000 años después del Big Bang, el Universo se enfrió y permitió que las partículas de plasma primigenio formaran átomos, lo que facilitó que la luz comenzara a propagarse.

El proceso observado en la kilonova es comparable a esta época en la historia del Universo, sugiriendo que estos eventos pueden ser una herramienta poderosa para estudiar la evolución temprana del cosmos.

Los científicos también confirmaron la presencia de estroncio e itrio en la kilonova, reforzando la idea de que estas explosiones son fuentes de elementos pesados en el Universo.

“Ahora podemos ver el momento en que los núcleos atómicos y los electrones se unen”, comenta Rasmus Damgaard, astrofísico del Instituto Niels Bohr. “Es como ver el nacimiento de átomos en acción, midiendo la temperatura y observando la microfísica en esta explosión remota”.

La investigación ha sido publicada en Astronomy & Astrophysics.

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