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Una enorme explosión cósmica crea elementos raros en el espacio
(CNN) -- El telescopio espacial James Webb y otros observatorios fueron testigos de una explosión enorme en el espacio que creó elementos químicos raros, algunos de los cuales son necesarios para la vida.
La explosión, que se produjo el 7 de marzo, fue la segunda explosión de rayos gamma más brillante que ha sido observada por telescopios en más de 50 años de observaciones, más de un millón de veces más brillante que toda la Vía Láctea junta. Las explosiones de rayos gamma son emisiones breves de la forma más energética de la luz.
Este estallido en concreto, llamado GRB 230307A, se produjo probablemente cuando dos estrellas de neutrones — los restos increíblemente densos de estrellas tras una supernova — se fusionaron en una galaxia situada a unos 1.000 millones de años luz. Según un estudio publicado este miércoles en la revista Nature, además de liberar el estallido de rayos gamma, la fusión creó una kilonova, una rara explosión que se produce cuando una estrella de neutrones se fusiona con otra estrella de neutrones o con un agujero negro.
"Solo hay un puñado de kilonovas conocidas, y esta es la primera vez que hemos podido observar las secuelas de una kilonova con el telescopio espacial James Webb", afirma Andrew Levan, autor principal del estudio y profesor de astrofísica de la Universidad Radboud en Países Bajos. Levan también formó parte del equipo que realizó la primera detección de una kilonova en 2013.
Además del Webb, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA, el observatorio Swift de Neil Gehrels y el Transiting Exoplanet Survey Satellite observaron el estallido y lo rastrearon hasta la fusión de estrellas de neutrones. El telescopio Webb también sirvió para detectar la firma química del telurio en las secuelas de la explosión.
El telurio, un metaloide poco común, se utiliza para teñir el vidrio y la cerámica y desempeña un papel en el proceso de fabricación de CD y DVD regrabables, según la Royal Society of Chemistry. Los astrónomos esperan que otros elementos cercanos al telurio en la tabla periódica, incluido el yodo, necesario para gran parte de la vida en la Tierra, estén probablemente presentes en el material liberado por la kilonova.
"Algo más de 150 años después de que Dmitri Mendeleev escribiera la tabla periódica de los elementos, por fin estamos en condiciones de empezar a rellenar esos últimos espacios en blanco para comprender dónde se hizo todo, gracias a Webb", dijo Levan.
Seguimiento de las explosiones estelares
Los astrónomos creen desde hace tiempo que las fusiones de estrellas de neutrones son las fábricas celestes que crean elementos raros más pesados que el hierro. Pero ha sido difícil rastrear las pruebas.
Las kilonovas son fenómenos poco frecuentes, lo que dificulta su observación. Sin embargo, los astrónomos buscan explosiones cortas de rayos gamma, que sólo duran unos dos segundos como máximo, como subproductos que revelan estos fenómenos escasos.
Lo inusual de este estallido es que duró 200 segundos, lo que lo convierte en un estallido de rayos gamma largo. Estos estallidos tan prolongados suelen asociarse a las supernovas que se producen cuando explotan estrellas masivas.
"Esta explosión entra en la categoría de las largas. No está cerca del límite. Pero parece proceder de una estrella de neutrones en fusión", afirma en un comunicado Eric Burns, coautor del estudio y profesor adjunto de Física y Astronomía en la Universidad Estatal de Louisiana.
Fermi detectó inicialmente el estallido de rayos gamma, y los astrónomos utilizaron observatorios terrestres y espaciales para seguir los cambios de brillo durante las secuelas de la explosión en rayos gamma, rayos X, luz visible, infrarroja y ondas de radio. Los rápidos cambios en la luz visible e infrarroja sugirieron que se trataba de una kilonova.
"Este tipo de explosión es muy rápida, y el material de la explosión también se expande con rapidez", explica en un comunicado Om Sharan Salafia, coautor del estudio e investigador del Observatorio Astronómico de Brera del Instituto Nacional de Astrofísica, en Italia. "A medida que toda la nube se expande, el material se enfría rápidamente y el pico de su luz se hace visible en infrarrojo, y se vuelve más rojo en escalas de tiempo de días a semanas".
El equipo también utilizó el telescopio Webb para trazar el viaje de las estrellas de neutrones antes de que explotaran.
En su día fueron dos estrellas enormes en un sistema binario que existía en una galaxia espiral. Una de ellas explotó como supernova, dejando tras de sí una estrella de neutrones, y luego ocurrió lo mismo con la otra. Estos acontecimientos explosivos lanzaron a las estrellas de su galaxia y permanecieron como pareja, viajando durante 120.000 años luz antes de fusionarse varios cientos de millones de años después de ser expulsadas de su hogar.
Encontrar elementos cósmicos
Los astrónomos llevan décadas intentando determinar cómo se crean los elementos químicos en el universo.
Descubrir más kilonovas en el futuro con telescopios sensibles como el Webb y el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace, cuyo lanzamiento está previsto para 2027, podría aportar información sobre qué elementos pesados se crean y liberan en estas explosiones poco frecuentes.
Los investigadores también quieren encontrar más fusiones que creen estallidos de rayos gamma más largos para determinar qué los impulsa y si existe alguna conexión con los elementos creados en el proceso.
El violento ciclo vital de las estrellas ha distribuido por todo el universo los elementos de la tabla periódica, incluidos los necesarios para que se formara la vida en la Tierra. En los últimos años, la capacidad de estudiar explosiones estelares como las kilonovas permite a los científicos responder a preguntas sobre la formación de los elementos químicos, lo que posibilita comprender mejor cómo ha evolucionado el universo a lo largo del tiempo.
"Webb proporciona un impulso fenomenal y puede encontrar elementos aún más pesados", afirma en un comunicado Ben Gompertz, coautor del estudio y profesor adjunto del Instituto de Astronomía de Ondas Gravitacionales y de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Birmingham, Reino Unido.
"A medida que tengamos observaciones más frecuentes, los modelos mejorarán y el espectro podrá evolucionar más en el tiempo", dijo Gompertz. "Sin duda, Webb ha abierto la puerta a hacer mucho más, y sus capacidades serán completamente transformadoras para nuestra comprensión del universo".
