Una enorme explosión cósmica crea elementos raros en el espacio

(CNN)– El telescopio espacial James Webb y otros observatorios fueron testigos de una explosión masiva en el espacio que creó elementos químicos raros, algunos de los cuales son necesarios para la vida.

El estallido, que ocurrió el 7 de marzo, fue el segundo estallido de rayos gamma más brillante jamás observado por telescopios en más de 50 años de observaciones, más de un millón de veces más brillante que toda la Vía Láctea combinada. Los estallidos de rayos gamma son emisiones breves de la forma de luz más energética.

Esta explosión en particular, llamada GRB 230307A, probablemente ocurrió cuando dos estrellas de neutrones (los increíblemente densos restos de estrellas después de una supernova) se fusionaron en una galaxia a unos mil millones de años luz de distancia. Según un estudio publicado este miércoles en la revista NaturalezaAdemás de liberar el estallido de rayos gamma, la fusión creó un kilonovauna rara explosión que ocurre cuando una estrella de neutrones se fusiona con otra estrella de neutrones o un agujero negro.

«Solo hay un puñado de kilonovas conocidas, y esta es la primera vez que hemos podido observar las consecuencias de una kilonova con el telescopio espacial James Webb», dijo Andrew Levan, autor principal del estudio y profesor de astrofísica en Radboud. Universidad en Holanda. Bajo. Levan también formó parte del equipo que detectó por primera vez una kilonova en 2013.

Además de Webb, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA, el observatorio Swift de Neil Gehrels y el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito observaron la explosión y la rastrearon hasta la fusión de estrellas de neutrones. El telescopio Webb también detectó la firma química del telurio después de la explosión.

El telurio, un metaloide raro, se utiliza para teñir vidrio y cerámica y desempeña un papel en el proceso de fabricación de CD y DVD regrabables, según la Royal Society of Chemistry. Los astrónomos esperan que otros elementos cercanos al telurio en la tabla periódica, incluido el yodo, necesario para gran parte de la vida en la Tierra, probablemente estén presentes en el material liberado por la kilonova.

«Poco más de 150 años después de que Dmitri Mendeleev escribiera la tabla periódica de los elementos, finalmente podemos comenzar a llenar esos últimos espacios en blanco para comprender dónde se hizo todo, gracias a Webb», dijo Levan.

Seguimiento de explosiones estelares

Los astrónomos han creído durante mucho tiempo que las fusiones de estrellas de neutrones son las fábricas celestes que crean elementos raros más pesados ​​que el hierro. Pero ha sido difícil encontrar pruebas.

Las kilonovas son fenómenos raros, lo que los hace difíciles de observar. Sin embargo, los astrónomos buscan breves ráfagas de rayos gamma, que sólo duran unos dos segundos como máximo, como subproductos que revelan estos raros fenómenos.

Lo inusual de este estallido es que duró 200 segundos, lo que lo convierte en un estallido largo de rayos gamma. Estas largas explosiones suelen estar asociadas con supernovas que se producen cuando explotan estrellas masivas.

«Esta explosión entra en la categoría de las largas. No está cerca del límite. Pero parece provenir de una estrella de neutrones en fusión», Eric Burns, coautor del estudio y profesor asociado de Física y Astronomía en la Universidad Estatal. , dijo en un comunicado. de Luisiana.

Fermi detectó inicialmente el estallido de rayos gamma, y ​​los astrónomos utilizaron observatorios terrestres y espaciales para rastrear los cambios de brillo durante las secuelas de la explosión en rayos gamma, rayos X, luz visible, infrarrojos y ondas de radio. Los rápidos cambios en la luz visible e infrarroja sugirieron que se trataba de una kilonova.

«Este tipo de explosión es muy rápida y el material de la explosión también se expande rápidamente», explica en un comunicado Om Sharan Salafia, coautor del estudio e investigador del Observatorio Astronómico de Brera del Instituto Nacional de Astrofísica, en Italia. «A medida que toda la nube se expande, el material se enfría rápidamente y el pico de su luz se vuelve visible en el infrarrojo, volviéndose más rojo en escalas de tiempo de días a semanas».

El equipo también utilizó el telescopio Webb para trazar el viaje de las estrellas de neutrones antes de que explotaran.

Alguna vez fueron dos estrellas enormes en un sistema binario que existía en una galaxia espiral. Uno de ellos explotó como supernova, dejando tras de sí una estrella de neutrones, y luego le pasó lo mismo al otro. Estos eventos explosivos expulsaron a las estrellas de su galaxia y permanecieron como pareja, viajando durante 120.000 años luz antes de fusionarse varios cientos de millones de años después de ser expulsadas de su hogar.

Encuentra elementos cósmicos.

Los astrónomos llevan décadas intentando determinar cómo se crean los elementos químicos en el universo.

Descubrir más kilonovas en el futuro con telescopios sensibles como Webb y el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace, cuyo lanzamiento está previsto para 2027, podría proporcionar información sobre qué elementos pesados ​​se crean y liberan en estas raras explosiones.

Los investigadores también quieren encontrar más fusiones que creen estallidos de rayos gamma más largos para determinar qué los impulsa y si existe alguna conexión con los elementos creados en el proceso.

El violento ciclo vital de las estrellas ha distribuido los elementos de la tabla periódica por todo el universo, incluidos los necesarios para que se forme vida en la Tierra. En los últimos años, la capacidad de estudiar explosiones estelares como las kilonovas permite a los científicos responder preguntas sobre la formación de elementos químicos, lo que permite comprender mejor cómo ha evolucionado el universo a lo largo del tiempo.

«Webb proporciona un impulso fenomenal y puede encontrar elementos aún más pesados», afirmó Ben Gompertz, coautor del estudio y profesor asociado del Instituto de Astronomía de Ondas Gravitacionales y de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Birmingham, Reino Unido. Unido.

«A medida que tengamos observaciones más frecuentes, los modelos mejorarán y el espectro podrá evolucionar más con el tiempo», dijo Gompertz. «Sin duda, Webb ha abierto la puerta a hacer mucho más, y sus capacidades serán completamente transformadoras para nuestra comprensión del universo».