Por primera vez, un elemento pesado recién hecho, el estroncio, se ha detectado en el espacio, después de una fusión de dos estrellas de neutrones. Este hallazgo fue observado por el espectrógrafo X-shooter de ESO en el Very Large Telescope VLTy se publica hoy en Nature. 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.
En 2017, después de la detección de ondas gravitacionales que pasaban por la Tierra, ESO apuntó sus telescopios en Chile, incluido el VLT, a la fuente: una fusión de estrellas de neutrones llamada GW170817. Los astrónomos sospechaban que, si se formaban elementos más pesados en colisiones de estrellas de neutrones, las firmas de esos elementos podrían detectarse en kilonovas, las secuelas explosivas de estas fusiones. Esto es lo que un equipo de investigadores europeos ha hecho ahora, utilizando datos del instrumento X-shooter en el VLT de ESO.
Después de la fusión GW170817, la flota de telescopios de ESO comenzó a monitorear la explosión emergente de kilonova en una amplia gama de longitudes de onda. X-shooter en particular tomó una serie de espectros desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. El análisis inicial de estos espectros sugirió la presenciade elementos pesados en la kilonova, pero los astrónomos no pudieron identificar elementos individuales hasta ahora.
"Al volver a analizar los datos de 2017 de la fusión, ahora hemos identificado 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", dice el autor principal del estudio Darach Watsonde la Universidad de Copenhague en Dinamarca. En la Tierra, el estroncio se encuentra naturalmente en el suelo y se concentra en ciertos minerales. Sus sales se utilizan para dar a los fuegos artificiales un color rojo brillante.
Los astrónomos han conocido los procesos físicos que crean los elementos desde la década de 1950. Durante las siguientes décadas han descubierto los sitios cósmicos de cada una de estas forjas nucleares principales, excepto una ". Esta es la etapa final de una persecución de décadas de duracióndeterminar el origen de los elementos ", dice 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 lo hicimosconocer la ubicación del proceso final no descubierto, conocido como captura rápida de neutrones, que creó los elementos más pesados en la tabla periódica ".
La captura rápida de neutrones es un proceso en el que 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 aún más calorambientes con muchos neutrones libres. La captura rápida de neutrones solo ocurre naturalmente en ambientes extremos donde los átomos son bombardeados por una gran cantidad de neutrones.
"Esta es la primera vez que podemos asociar directamente el material recién creado formado a través de la 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 rápido y debatido durante mucho tiempo a tales fusiones", diceCamilla Juul Hansen del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, quien desempeñó un papel importante en el estudio.
Los científicos recién ahora comienzan a comprender mejor las fusiones y las kilonovas de las estrellas de neutrones. Debido a la comprensión limitada de estos nuevos fenómenos y otras complejidades en los espectros que el X-shooter del VLT tomó de la explosión, los astrónomos no pudieron identificar a los individuoselementos hasta ahora.
"En realidad se nos ocurrió la idea de que podríamos estar viendo el estroncio bastante rápido después del evento. Sin embargo, demostrar que este fue el caso demostró ser muy difícil. Esta dificultad se debió a nuestro conocimiento altamente incompleto del espectroaparición de los elementos más pesados en la tabla periódica ", dice el investigador de la Universidad de Copenhague, Jonatan Selsing, quien fue un autor clave en el artículo.
La fusión GW170817 fue la quinta detección de ondas gravitacionales, gracias al Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser LIGO de la NSF en los EE. UU. Y al Interferómetro Virgo en Italia. Ubicada en la galaxia NGC 4993, la fusión fue la primera, y hasta ahora la única fuente de ondas gravitacionales que tiene su contraparte visible detectada por los telescopios en la Tierra.
Con los esfuerzos combinados de LIGO, Virgo y el VLT, tenemos la comprensión más clara hasta el momento del funcionamiento interno de las estrellas de neutrones y sus explosivas fusiones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ESO . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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