«¿Por qué estamos aquí?» es la pregunta más fundamental y persistente de la humanidad. Rastrear el origen de los elementos es un intento directo de responder a esta pregunta en su nivel más profundo. Sabemos que muchos elementos se crean en el interior de estrellas y supernovas, que luego los expulsan al universo; sin embargo, el origen de algunos elementos clave ha permanecido en el misterio.
El cloro y el potasio, ambos elementos impares (con un número impar de protones), son esenciales para la vida y la formación de planetas. Según los modelos teóricos actuales, las estrellas producen solo alrededor de una décima parte de la cantidad de estos elementos observada en el universo, una discrepancia que ha desconcertado a los astrofísicos durante mucho tiempo.
Nuevas observaciones con el satélite XRISM
Esto inspiró a un grupo de investigadores de la Universidad de Kioto y la Universidad de Meiji a examinar los remanentes de supernovas en busca de trazas de estos elementos. Utilizando XRISM (Misión de Imágenes y Espectroscopia de Rayos X), un satélite de rayos X lanzado por JAXA en 2023, el equipo pudo realizar observaciones espectroscópicas de rayos X de alta resolución del remanente de supernova Cassiopeia A en la Vía Láctea.
El artículo se publicó en la revista Nature Astronomy.
Los científicos utilizaron el microcalorímetro Resolve, a bordo de XRISM, que proporciona una resolución de alta energía un orden de magnitud superior a la de los detectores de rayos X anteriores, lo que les permitió detectar tenues líneas de emisión de elementos raros. Posteriormente, analizaron el espectro de rayos X de Cassiopeia A y compararon las abundancias de cloro y potasio con varios modelos nucleosintéticos de supernovas.
El equipo descubrió líneas de emisión de rayos X claras de ambos elementos con abundancias muy superiores a las predichas por los modelos de supernovas estándar. Esto proporcionó la primera evidencia observacional de que una supernova puede generar suficiente cloro y potasio. El equipo sugiere que la fuerte mezcla dentro de estrellas masivas, causada por rotación rápida, interacción binaria o eventos de fusión de capas, puede aumentar significativamente la producción de estos elementos.
Implicaciones para la vida y la investigación futura
«Cuando vimos los datos de Resolve por primera vez, detectamos elementos que nunca esperé ver antes del lanzamiento. Realizar un descubrimiento así con un satélite que desarrollamos es una verdadera alegría para la investigación», afirma el autor correspondiente, Toshiki Sato.
Estos resultados revelan que los elementos vitales para la vida se produjeron en entornos hostiles e intensos en las profundidades de las estrellas, muy alejados de cualquier condición similar a las necesarias para el surgimiento de la vida. El estudio también demuestra el poder de la espectroscopia de rayos X de alta precisión para investigar el origen de los elementos y los procesos físicos en las profundidades estelares.
«Me complace que hayamos podido, aunque sea ligeramente, comenzar a comprender lo que sucede dentro de las estrellas en explosión», afirma el autor correspondiente, Hiroyuki Uchida.
A continuación, el equipo planea observar otros remanentes de supernova con XRISM para determinar si la mayor producción de cloro y potasio es común entre las estrellas masivas o exclusiva de Casiopea A. Esto ayudará a revelar si estos procesos de mezcla interna son una característica universal de la evolución estelar.
«Cómo surgió la Tierra y la vida es una pregunta eterna que todos nos hemos planteado al menos una vez. Nuestro estudio revela solo una pequeña parte de esa vasta historia, pero me siento verdaderamente honrado de haber contribuido a ella», afirma el autor correspondiente, Kai Matsunaga.
Con información de Nature
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