Las mejores fuentes de oro del universo

El oro tiene un carisma especial derivado de su gran valor económico. Pero además su origen es más exótico que el de muchos otros elementos químicos. Una investigación recientemente finalizada ha estado orientada a discernir cuál es el fenómeno cósmico que más oro produce.

La mayoría de los elementos más ligeros que el hierro se forjan en el núcleo de las estrellas. El centro caliente de una estrella alimenta la fusión de protones, uniéndolos para construir elementos progresivamente más pesados, hasta el hierro. El origen del oro y de los demás elementos químicos más pesados que el hierro no ha estado claro durante mucho tiempo. Crear oro y otros elementos más pesados que el hierro requiere más energía de la que puede generar una estrella en condiciones normales. Cuando una estrella de gran masa estalla en supernova, el fenómeno puede generar elementos químicos más pesados que el hierro, pero la duda es si esta es la principal fuente de tales elementos o si hay otras fuentes más importantes.

El equipo de Hsin-Yu Chen, del Instituto Kavli para la Astrofísica y la Investigación Espacial, dependiente del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha determinado que, de entre dos fuentes alternativas de elementos más pesados que el hierro, de las cuales se sospechaba desde hace tiempo, una es más importante como mina de oro que la otra.

Los resultados del estudio indican que en los últimos 2.500 millones de años se produjeron más oro y elementos pesados en las fusiones entre estrellas de neutrones, que en las fusiones entre una estrella de neutrones y un agujero negro. Ambas clases de fusiones entre astros masivos suelen producirse entre astros que orbitan uno alrededor del otro conformando sistemas binarios.

Recreación artística de dos estrellas de neutrones a punto de colisionar y fusionarse en un solo astro. (Imagen: National Science Foundation / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet, edited by MIT News)

El nuevo estudio es el primero en comparar los dos tipos de fusión en términos de su producción de elementos pesados, y sugiere que las parejas de estrellas de neutrones son la fuente más común del oro de la Tierra y del que existe fuera de ella.

Los resultados del estudio también pueden ayudar a determinar el ritmo al que se producen en todo el universo los elementos químicos más pesados que el hierro.

Una estrella de neutrones es el núcleo muerto de una estrella que previamente estalló como supernova pero, pese a comprimirse mucho, no se ha convertido en un agujero negro. Aunque no esté tan prensada como un agujero negro, su densidad es formidable. Una masa que en promedio es del doble de la del Sol, se concentra en una esfera cuyo diámetro se mide en decenas de kilómetros. La materia de una estrella de neutrones alcanza densidades que no existen de forma natural en la Tierra; una sola cucharada de la materia de la que está hecha una estrella de neutrones pesa más que las montañas del Himalaya. De hecho, la composición química de una estrella de neutrones tiene muy poco que ver con la de la materia de cualquier astro formado por materia menos comprimida. La compresión que reina en una estrella de neutrones es tan brutal que en los átomos fuerza a los electrones a "empotrarse" contra los protones, dando lugar a neutrones. De ahí que a esta clase de objetos se les llame estrellas de neutrones.

Un agujero negro es similar a una estrella de neutrones excepto por el hecho de que está aún más comprimido, hasta el punto de que su gravedad es tan potente que hace caer incluso a la luz que pasa cerca. Como no puede salir nada de luz de un agujero negro, ese es su color. La presencia de un agujero negro se detecta por las perturbaciones gravitatorias que genera en su entorno, y que suelen incluir un remolino de materia a su alrededor.

El nuevo estudio se titula “The Relative Contribution to Heavy Metals Production from Binary Neutron Star Mergers and Neutron Star–Black Hole Mergers”. Y se ha publicado en la revista académica The Astrophysical Journal Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)