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Detectan Estroncio recién sintetizado en una fusión de estrellas de neutrones


Utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO, los astrónomos han detectado un elemento pesado recién creado, estroncio, después de una fusión de dos estrellas de neutrones en un evento astronómico conocido como GW170817. La detección confirma que los elementos más pesados ​​del Universo pueden formarse en fusiones de estrellas de neutrones, proporcionando una pieza faltante del rompecabezas de la formación de elementos químicos.

El 17 de agosto del año 2017, los detectores LIGO y Virgo detectaron ondas gravitacionales que pasaban por la Tierra. El evento, el quinto detectado, se le llamó GW170817.

Las ondas en el espacio y el tiempo que fueron medidas por los detectores sugirieron una fusión de estrellas de neutrones, ya que cada estrella del sistema binario pesaba entre 1 y 2 veces la masa de nuestro Sol.

El evento se localizó en NGC 4993, una galaxia lenticular ubicada a unos 130 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Hidra.

Después de la fusión GW170817, una flota de telescopios espaciales y terrestres comenzó a monitorear la kilonova emergente, la contraparte visible de la fusión de dos objetos extremadamente densos, en una amplia gama de longitudes de onda.

El instrumento X-shooter del telescopio VLT tomó una serie de espectros desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. El análisis inicial de estos espectros sugirió la presencia de elementos pesados ​​en la fuente, de donde provenían estos espectros, pero los astrónomos no habían podido identificar elementos individuales, hasta ahora.

El descubrimiento
"Al volver a analizar los datos tomados en el 2017 de la fusión, identificamos la firma de un elemento pesado en esta bola de fuego, el estroncio, lo que demuestra que la colisión de estrellas de neutrones crea este elemento en el Universo", dijo el Dr. Darach Watson, astrónomo de la Universidad  de Copenhague.

Los astrónomos conocen los procesos físicos que crean los elementos desde la década de 1950. Durante las siguientes décadas, los astrónomos han descubierto los sitios cósmicos de cada una de estas grandes forjas nucleares, excepto una.

"Esta es la etapa final de décadas de investigación para precisar el origen de todos los elementos", dijo el Dr. Watson.

"Ahora sabemos que los procesos que crearon los elementos ocurrieron principalmente en estrellas ordinarias, en explosiones de supernovas o en las capas externas de estrellas viejas".

"Pero, hasta ahora, no sabíamos la ubicación del proceso final no descubierto, conocido como Proceso R, o proceso de captura de neutrones rápidos, que creaba los elementos más pesados ​​en la tabla periódica".

En el Proceso R, un núcleo atómico captura neutrones lo suficientemente rápido como para permitir la creación de elementos muy pesados.

Aunque muchos elementos se producen en los núcleos de las estrellas, la creación de elementos más pesados ​​que el hierro, como el estroncio, requiere entornos aún más calurosos con muchos neutrones libres.

La captura de neutrones rápidos solo ocurre naturalmente en ambientes extremos donde los átomos son bombardeados por un gran número de neutrones.

"Esta es la primera vez que podemos asociar directamente material recién creado, formado a través del proceso de captura de neutrones, con una fusión de estrellas de neutrones, lo que confirma que las estrellas de neutrones están formadas por neutrones. Y vincula el proceso de captura de neutrones rápidos, que ha sido tan debatido durante mucho tiempo, con tales fusiones", dijo el Dr. Camilla Juul Hansen, investigadora del Instituto Max Planck de Astronomía.

"En realidad, se nos ocurrió la idea de que podríamos estar viendo estroncio bastante rápido después del evento", dijo el Dr. Jonatan Selsing, científico de la Universidad de Copenhague.

“Sin embargo, probar que este era el caso demostró ser algo muy difícil para nosotros. Esta dificultad se debió a nuestro conocimiento altamente incompleto de la apariencia espectral de los elementos más pesados ​​en la tabla periódica".

Crédito de la imagen: ESO / L. Calçada / M. Kornmesser.

Referencia del documento científico:
Darach Watson et al. Identificación de estroncio en la fusión de dos estrellas de neutrones. Nature 574, páginas 497–500, publicado en línea el 23 de octubre de 2019; doi: 10.1038 / s41586-019-1676-3

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