Los científicos que investigan el origen de los elementos en nuestra galaxia tienen nuevos conocimientos sobre cómo se transportan a la Tierra, gracias a un nuevo estudio dirigido por autores de la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido y el Observatorio Konkoly, Centro de Investigación de Astronomía y Ciencias de la Tierra (CSFK). ) en Hungría.
Además de comprender cómo nuestro planeta se enriqueció con estos elementos, los resultados también podrían ayudar a los científicos a descubrir qué exoplanetas fuera de nuestro sistema solar tienen más probabilidades de contener vida.
Muchos elementos que nos rodean se produjeron a través de explosiones estelares llamadas supernovas o colisiones violentas de objetos extremadamente densos llamados estrellas de neutrones. Una de las preguntas que desconcertaba a los científicos era cómo estos elementos pesados nos llegan aquí a la Tierra y, en particular, cómo los elementos que se originan en diferentes lugares parecen haber llegado a nuestro planeta al mismo tiempo.
Utilizando sofisticados modelos informáticos del viaje de los elementos a través del espacio, los científicos han descubierto ahora que los elementos pesados producidos en las colisiones de estrellas de neutrones pueden “navegar” en ondas expansivas de otras supernovas a través de nuestra galaxia y hacia la Tierra.
El misterio surgió por primera vez en 2021 cuando los isótopos radiactivos descubiertos dentro de las rocas de las profundidades marinas revelaron una sorpresa para los científicos que estudiaban su origen. Los isótopos no se originaron dentro de nuestro sistema solar, sino en explosiones de estrellas en otras partes de la galaxia. Algunos de los isótopos detectados sorprendieron especialmente a la comunidad investigadora, debido a sus sitios de producción muy diferentes.
Específicamente, los científicos encontraron manganeso-53 (asociado con explosiones de enanas blancas); hierro-60 (producido en supernovas por colapso del núcleo); y plutonio-244 (que generalmente solo se puede producir mediante la fusión de dos objetos extremos llamados estrellas de neutrones) que se encuentran en capas de una profundidad similar en muestras de rocas de aguas profundas.
Para llegar a la Tierra, estos isótopos habrían caído del cielo en algún momento durante los últimos dos millones de años. Dado que los sedimentos de aguas profundas se acumulan capa por capa con el tiempo para formar rocas, los investigadores estaban muy desconcertados por el hecho de que estos tres isótopos, que se originaron en diferentes tipos de explosiones estelares, se encontraron en capas de rocas de profundidad similar. Encontrarlos a profundidades similares significa que deben haber llegado juntos a la Tierra, a pesar de que sus sitios de origen son muy diferentes.
Para comprender cómo fue posible que estos isótopos llegaran juntos a la Tierra, un equipo dirigido por el Dr. Benjamin Wehmeyer de la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido y el CSFK en Hungría utilizaron modelos informáticos para simular cómo viajan los isótopos desde su origen galáctico. sitios de producción en todo el espacio.
El estudio encontró que el contenido expulsado de diferentes sitios 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, que son mucho más comunes que las explosiones provocadas por la fusión de dos estrellas de neutrones o las explosiones de enanas blancas.
El Dr. Wehmeyer y su equipo observaron que después de que se producen, los isótopos pueden “navegar” en las ondas de choque de estas supernovas. Esto significa que los isótopos producidos en sitios muy diferentes pueden terminar viajando juntos en los bordes de las ondas de choque de las explosiones de supernovas que colapsan el núcleo. Parte de este material arrastrado termina en la Tierra, lo que puede explicar por qué los isótopos se encontraron juntos dentro de capas similares de rocas de aguas profundas.
El autor principal, el Dr. Wehmeyer, explicó: “Nuestros colegas desenterraron muestras de rocas del fondo del océano, las disolvieron, las pusieron en un acelerador y examinaron los cambios en su composición capa por capa. Utilizando nuestros modelos informáticos, pudimos interpretar sus datos para descubrir cómo se mueven exactamente los átomos a lo largo de la galaxia.
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“Es un paso adelante muy importante, ya que no solo nos muestra cómo se propagan los isótopos a través de la galaxia, sino también cómo se vuelven abundantes en los exoplanetas, es decir, planetas más allá de nuestro sistema solar. Esto es extremadamente emocionante, ya que las abundancias isotópicas son un fuerte factor para determinar si un exoplaneta es capaz de contener agua líquida, que es clave para la vida. En el futuro, esto podría ayudar a identificar regiones en nuestra galaxia donde podríamos encontrar exoplanetas habitables”.
El Dr. Chiaki Kobayashi, profesor de astrofísica en la Universidad de Hertfordshire y coautor del estudio, agrega: “He estado trabajando en los orígenes de los elementos estables de la tabla periódica durante muchos años, pero estoy encantado de lograr resultados sobre isótopos radiactivos en este documento Su abundancia se puede medir con telescopios de rayos gamma en el espacio, así como excavando las rocas bajo el agua de la Tierra.
“Al comparar estas medidas con los modelos de Benjamin, podemos aprender mucho sobre cómo y de dónde proviene la composición del sistema solar”.
El trabajo se publica en The Astrophysical Journal.
