¿Qué son las kilonovas y cómo se forman?

formacion kilonova

Se ha estimado que hace unos 80 millones de años, antes de la formación de nuestro sistema solar, se produjo una kilonova a sólo 1.000 años luz de nosotros. Esta kilonova, que resultó de la explosión de una estrella de neutrones, fue responsable de la creación de algunos de los elementos más pesados ​​que se encuentran en la Tierra y en los meteoritos. Entre estos elementos se encuentran actínidos como el uranio, el plutonio y el fermio, así como ciertos elementos de los grupos 10 y 11 de la tabla periódica, como el platino y el oro.

En este artículo vamos a contarte qué es una kilonova, cuáles la naturaleza de una estrella de neutrones y por qué se producen en metales preciosos como el oro y el platino.

Qué es una kilonova

kilonova en el espacio

Cuando se combinan dos estrellas de neutrones o una estrella de neutrones y un agujero negro, el resultado es una kilonova. Esta explosión de fusión produce elementos únicos que sólo pueden formarse en un evento tan específico.

El aumento del interés por la física nuclear durante la década de 1930 y el posterior enfoque en la energía nuclear en la década de 1950 facilitaron un cambio de la geoquímica a la astroquímica, lo que nos permitió explorar investigaciones químicas a través de la lente de la astrofísica en lugar de la geología. Esta transición allanó el camino para el estudio de los elementos de la tabla periódica en relación con cuerpos celestes como estrellas e incluso galaxias. En consecuencia, finalmente pudimos abordar investigaciones científicas de larga data, como el origen de metales preciosos como el oro y el platino, la formación de elementos que se encuentran en el Sol y los meteoritos, y la presencia de ciertos elementos de la tabla periódica en las atmósferas de estrellas distantes más allá de la Vía Láctea.

La formación de elementos más pesados ​​que el hierro, excluidos el hidrógeno, el helio y el litio, se produce mediante un proceso llamado nucleosíntesis, que tiene lugar predominantemente en la explosión de estrellas masivas conocidas como supernovas. Normalmente, la nucleosíntesis cesa en el hierro debido a las limitaciones de las reacciones nucleares y a problemas con el núcleo estelar.

Sin embargo, hay elementos además del hierro que son significativamente ricos en neutrones, lo que plantea la pregunta: ¿dónde se originan estos elementos? La respuesta está en la conexión entre estos elementos y las estrellas de neutrones. Para profundizar en este reino de las kilonovas y descubrir la explicación, debemos comprender el papel crucial que desempeñan los intensos flujos de neutrones, que introducen nucleones en los núcleos. Estas investigaciones, entre otras, han impulsado el establecimiento de la Estación Espacial Internacional.

Cuando una estrella de neutrones detona, la desintegración de los neutrones a través de la radiactividad beta los transforma en protones. Este proceso esencial permite la formación de elementos que superan al hierro en la tabla periódica.

Kilonovas y su relación con el proceso r

kilonova

El proceso de captura de neutrones rápidos, también conocido como proceso r, tiene lugar exclusivamente dentro de las supernovas. Este proceso implica una serie de reacciones nucleares, conocidas como nucleosíntesis, que son responsables de producir más del 50% de los núcleos atómicos que son más pesados ​​que el hierro. Después de millones de años de síntesis, estos núcleos finalmente se liberan en el entorno estelar. A partir de ahí contribuyen a la formación de nuevas estrellas, que a su vez dan origen a sistemas planetarios estables.

A pesar del amplio conocimiento teórico disponible, fue un desafío importante comprender la prevalencia de elementos específicos, como el oro y el platino. Esta perplejidad persistió hasta que se descubrió que los flujos de neutrones necesarios podían atribuirse a las colisiones de estrellas de neutrones, lo que daba lugar a la formación de kilonovas.

Actualmente, mediante la utilización de modelos de observación cosmoquímica, podemos cuantificar la abundancia de elementos dentro de la Vía Láctea, determinando en consecuencia la presencia de oro y platino en meteoritos y otros cuerpos celestes. Esto nos permite establecer conexiones entre varios elementos y sucesos astrofísicos pasados. Además, algunos de estos eventos ofrecen una explicación del origen de Polaris, una estrella distintiva y fácilmente identificable en el cielo nocturno.

Kilonova de una explosión

explosion en el espacio

¿Podría ser una posibilidad una kilonova, causada por una explosión que ocurrió a 1.000 años luz de distancia del proto-Sol? Para profundizar en los orígenes del oro y el platino dentro de nuestro sistema solar es imprescindible reconocer a los astrofísicos Imre Bartos de la Universidad de Florida y Szabolcs Marka de la Universidad de Columbia. Sus contribuciones al campo son fundamentales debido a las numerosas publicaciones que rodean el tema «el origen del oro y el platino en la Tierra«. Estas publicaciones no sólo exploran los orígenes generales sino que también profundizan en los orígenes específicos de los actínidos, un grupo de elementos formado por 15 elementos químicos que van desde Actinium Ac (nº 89) hasta Lawrencium Lr (nº 103).

Los actínidos, conocidos por su naturaleza altamente radiactiva y pesada, incluyen elementos bien conocidos como el uranio (n° 92), el torio (n° 90) y el plutonio (n° 94). Estos tres elementos gozan de gran fama porque son los más abundantes entre sus homólogos en nuestro planeta.

Profundicemos en la investigación realizada por los astrofísicos Bartos y Marka, quienes utilizaron tecnología informática avanzada para examinar la prevalencia de actínidos en numerosos Meteoritos dentro de nuestro sistema solar. Sus hallazgos revelaron que aproximadamente 80 millones de años antes de la formación de nuestro sistema solar, se produjo una explosión de una estrella de neutrones a una distancia de 1.000 años luz. Este evento cataclísmico jugó un papel importante en la abundancia de metales preciosos como el oro, el platino, el mercurio y el platino dentro de nuestro sistema planetario.

Como pueden ver, las investigaciones sobre el universo cada vez aportan más información sobre la formación y el origen de todo. Espero que con esta información puedan conocer más sobre qué es una kilonova, su formación, características y mucho más.


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