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Ciencia y Espacio

Las estrellas en explosión crearon el calcio en nuestros huesos y dientes, según un nuevo estudio

Por Ashley Strickland

(CNN) — El calcio en nuestros huesos y dientes probablemente provino de estrellas que explotaron en supernovas y dispersaron este mineral en todo el universo en cantidades masivas, según un nuevo estudio.

Realmente estamos hechos de material estelar, como dijo una vez el famoso astrónomo Carl Sagan.

De hecho, la mitad del calcio en el universo probablemente provino de supernovas ricas en calcio. Pero estas explosiones han resultado ser eventos increíblemente raros que los científicos han tenido dificultades para observar y analizar, por lo que no estaban seguros de cómo se creó el calcio.

También se sabe que las explosiones y fusiones de estrellas crean otros elementos pesados, como el oro y el platino. Pero el calcio ha sido más misterioso.

Eso cambió cuando un equipo global de casi 70 científicos de todo el mundo colaboró después de recibir una pista de un astrónomo aficionado. El estudio fue publicado el miércoles en The Astrophysical Journal.

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En abril de 2019, Joel Shepherd observó un estallido brillante mientras miraba la galaxia espiral llamada Messier 100, que está a 55 millones de años luz de distancia, a través de su telescopio. También divisó un punto que era de color naranja brillante. Shepherd compartió su observación con la comunidad de astronomía a través de una encuesta.

La noticia se extendió como reguero de pólvora en la comunidad y los telescopios de todo el mundo apuntaron a la galaxia y su anomalía. El evento fue nombrado SN2019ehk.

El observatorio en órbita Neil Gehrels Swift de la NASA, el Observatorio Lick en California y el Observatorio WM Keck en Hawai, a los que investigadores de la Universidad Northwestern pueden acceder de forma remota, se volvieron hacia la anomalía.

Los investigadores solicitaron que Keck observara el evento con luz óptica, mientras que el estudiante graduado de la Universidad de California en Santa Bárbara Daichi Hiramatsu usó el observatorio Swift para verlo en rayos X y luz ultravioleta.

Estas observaciones de seguimiento del evento ocurrieron aproximadamente 10 horas después de que se detectó la supernova, y las emisiones de rayos X de la explosión solo fueron visibles durante aproximadamente cinco días antes de que desaparecieran de la vista.

«Observar supernovas a pocas horas de la explosión es lo nuevo en nuestro campo en este momento», dijo Wynn Jacobson-Galan, autor del estudio, estudiante graduado de primer año de Northwestern y becario de investigación de la National Science Foundation, por correo electrónico.

«Como reveló esta supernova particular, cuando descubres algo tan joven, ahora tienes acceso a los momentos finales de la vida de la estrella justo antes de la explosión», explicó.

La supernova rica en calcio por excelencia

De hecho, los científicos habían observado una supernova rica en calcio. Los rayos X revelaron información nueva e intrigante sobre la explosión y la estrella misma antes de que explotara.

«Las estrellas responsables de las supernovas ricas en calcio arrojaron capas de material en los últimos meses antes de la explosión», dijo Jacobson-Galan. «Los rayos X son el resultado de la explosión chocando violentamente con este material expulsado y estimulando una explosión brillante de fotones de alta energía», dijo.

El calor y la presión de la explosión de hecho impulsan la reacción química que crea el calcio, dijeron los investigadores.

Por lo general, cada estrella produce solo una pequeña cantidad de calcio a medida que se quema a través de su suministro de helio. Sin embargo, cuando se produce una supernova rica en calcio, se crean y liberan cantidades masivas de calcio en cuestión de segundos.

«La explosión está tratando de enfriarse», dijo Raffaella Margutti, autora sénior del estudio y profesora asistente de Física y Astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. «Quiere deshacerse de su energía, y la emisión de calcio es una forma eficiente de hacerlo», explicó.

Esto ocurre porque la bola de material caliente creada por la explosión está tratando de alcanzar un equilibrio con su entorno, dijo Jacobson-Galan.

«Las supernovas ricas en calcio producen el suficiente calcio adicional en la explosión para proporcionar un medio eficiente de emitir fotones que a su vez liberan calor», dijo. «La naturaleza elige el camino de menor resistencia y el calcio proporciona ese camino cuando hay suficiente cantidad presente en una supernova», explicó.

Y SN 2019ehk emitió la mayor cantidad de calcio observada en un solo evento, dijeron los investigadores.

«No era solo rico en calcio», dijo Margutti. «Era el más rico de los ricos».

El telescopio espacial Hubble ha observado esta galaxia durante los últimos 25 años, pero en realidad nunca registró la estrella en particular que causó esta explosión rica en calcio. Es probable que esto sea porque era muy débil, ya sea una enana blanca, un núcleo de estrella explotado muerto o una estrella de muy baja masa, dijo Jacobson-Galan.

«Sin esta explosión, no sabrías que allí hubo algo», agregó Margutti. «Ni siquiera el Hubble podía verlo».

También es posible que esa naturaleza débil esté presente en las supernovas ricas en calcio, cuando se las compara con las supernovas comunes que ocurren cuando mueren las estrellas masivas.

«Esto hace que encontrar nuevas supernovas ricas en calcio sea difícil de ver a grandes distancias de la Tierra», dijo Jacobson-Galan. «Los futuros estudios con telescopios que pueden escanear el cielo todas las noches y ver más lejos en el espacio detectarán muchas más de estas supernovas», agregó.

Esto incluye el futuro Observatorio Vera Rubin.

El hallazgo de los científicos sugirió que las estrellas responsables de estas explosiones deben estar experimentando algún tipo de inestabilidad, lo que provoca la expulsión de las capas externas de la estrella justo antes de la explosión, dijo.

Los investigadores están trabajando en un estudio de seguimiento que incluye cómo evoluciona la supernova después de la explosión.

También están reorientando su búsqueda para incluir las emisiones de rayos X de las supernovas ricas en calcio, lo que era totalmente inesperado hasta esta observación.

«Estamos diseñando estrategias de observación que nos permitirían encontrar supernovas cuando son muy jóvenes (y débiles) e inmediatamente apuntar la nave de rayos X para captar la emisión de rayos X brillante pero de corta duración», dijo Margutti.