Los elementos pesados producidos en las colisiones de estrellas de neutrones pueden “surfear” en las ondas expansivas de otras supernovas a través de nuestra galaxia hasta llegar a la Tierra.
Es la conclusión de un sofisticado modelo informático del viaje de los elementos a través del espacio, desarrollado por científicos de la Universidad de Hertfordshire, del Reino Unido, y el Observatorio Konkoly-CSFK, en Hungría.
Muchos de los elementos que nos rodean se produjeron en explosiones estelares llamadas supernovas o en colisiones violentas de objetos extremadamente densos llamados estrellas de neutrones. Una de las cuestiones que intrigaba a los científicos era cómo estos elementos pesados llegaron a la Tierra y, en particular, cómo elementos originados en distintos lugares parecen haber llegado a nuestro planeta al mismo tiempo.
El misterio se planteó por primera vez en 2021, cuando unos isótopos radiactivos descubiertos en el interior de rocas de las profundidades marinas revelaron una sorpresa a los científicos que estudiaban su origen. Los isótopos no se originaron dentro de nuestro sistema solar, sino en explosiones de estrellas en otros lugares de la galaxia. Algunos de los isótopos detectados llamaron especialmente la atención de la comunidad investigadora, debido a sus muy diferentes lugares de producción.
En concreto, los científicos encontraron manganeso-53 (asociado a explosiones de enanas blancas); hierro-60 (producido en supernovas de colapso del núcleo); y plutonio-244 (que normalmente sólo puede producirse mediante la fusión de dos objetos extremos llamados estrellas de neutrones) asentados en capas de una profundidad similar en muestras de rocas de aguas profundas.
Para llegar a la Tierra, estos isótopos habrían llovido del cielo en algún momento de los últimos dos millones de años. Dado que los sedimentos de las profundidades marinas se acumulan capa por capa a lo largo del tiempo para formar rocas, a los investigadores les extrañó mucho que estos tres isótopos, procedentes de distintos tipos de explosiones estelares, se encontraran en capas de roca de profundidad similar. Encontrarlos a profundidades similares significa que deben haber llegado juntos a la Tierra, aunque sus lugares de origen sean tan diferentes.
Para entender cómo fue posible que estos isótopos llegaran juntos a la Tierra, un equipo dirigido por el doctor Benjamin Wehmeyer de la Universidad de Hertfordshire y el CSFK utilizó modelos informáticos para simular cómo viajan los isótopos desde sus lugares de producción galácticos a través del espacio.
El estudio descubrió que el contenido expulsado de distintos lugares astrofísicos -desde estrellas de neutrones en colisión hasta enanas blancas en explosión- es empujado en la galaxia por las ondas de choque de las supernovas de colapso del núcleo, mucho más frecuentes. Estas supernovas son explosiones de los núcleos de estrellas masivas, mucho más frecuentes que las explosiones provocadas por la fusión de dos estrellas de neutrones o las explosiones de enanas blancas.
Wehmeyer y su equipo observaron que, una vez producidos, los isótopos pueden «surfear» sobre las ondas de choque de estas supernovas. Esto significa que los isótopos producidos en lugares muy diferentes pueden acabar viajando juntos por los bordes de las ondas de choque de las explosiones de supernovas de colapso del núcleo. Parte de este material arrastrado termina en la Tierra, lo que puede explicar por qué los isótopos se encontraron juntos en capas similares de rocas de aguas profundas.
«Nuestros colegas han desenterrado muestras de rocas del fondo oceánico, las han disuelto, las han introducido en un acelerador y han examinado los cambios en su composición capa por capa. Utilizando nuestros modelos informáticos, hemos podido interpretar sus datos para averiguar cómo se mueven exactamente los átomos por la galaxia», explicó Wehmeyer en un comunicado.
«Es un avance muy importante, ya que no sólo nos muestra cómo se propagan los isótopos por la galaxia, sino también cómo se vuelven abundantes en los exoplanetas, es decir, en los planetas más allá de nuestro sistema solar. Esto es muy emocionante, ya que las abundancias isotópicas son un factor determinante para saber si un exoplaneta es capaz de albergar agua líquida, que es clave para la vida. En el futuro, esto podría ayudar a identificar regiones de nuestra galaxia donde podríamos encontrar exoplanetas habitables», agregó.
El trabajo se publica en The Astrophysical Journal.
