Redacción

Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) han descubierto que una de las reacciones más importantes del universo puede obtener un enorme e inesperado impulso dentro de las explosiones estelares conocidas como supernovas.

Este hallazgo también desafía las ideas sobre cómo se fabrican algunos de los elementos pesados presentes en la Tierra. En particular, revoca una teoría que explica las cantidades inusualmente altas de algunas formas o isótopos de los elementos rutenio y molibdeno del planeta.

“Es sorprendente”, dijo Luke Roberts, de la MSU. Roberts implementó el código de computadora que el equipo usó para modelar el ambiente dentro de una supernova. “Ciertamente pasamos mucho tiempo asegurándonos de que los resultados fueran correctos”.

Los resultados, publicados en la revista Nature, muestran que las regiones más internas de las supernovas pueden forjar átomos de carbono más de 10 veces más rápido de lo que se pensaba. Esta creación de carbono ocurre a través de una reacción conocida como proceso triple-alfa.

“La reacción triple-alfa es, en muchos sentidos, la reacción más importante. Define nuestra existencia”, dijo Hendrik Schatz, uno de los colaboradores de Roberts.

Casi todos los átomos que componen la Tierra y todo lo que hay en ella, incluyendo las personas, fueron forjados en las estrellas. Los seguidores del difunto autor y científico Carl Sagan pueden recordar su famosa cita, “Todos estamos hechos de material estelar”. Quizás ningún material estelar es más importante para la vida en la Tierra que el carbono producido en el cosmos por el proceso triple-alfa.

El proceso comienza con las partículas alfa, que son los núcleos de los átomos de helio. Cada partícula alfa está compuesta por dos protones y dos neutrones.

Casiopea A es un remanente de supernova. (Foto: NASA/CXC/SAO)

En el proceso triple-alfa, las estrellas fusionan tres partículas alfa, creando una nueva partícula con seis protones y seis neutrones. Esta es la forma más común de carbono en el universo. Hay otros isótopos hechos por otros procesos nucleares, pero estos constituyen poco más del 1% de los átomos de carbono de la Tierra.

Aun así, la fusión de tres partículas alfa juntas es normalmente un proceso ineficiente, dijo Roberts, a menos que haya algo que lo ayude. El equipo reveló que las regiones más internas de las supernovas pueden tener tales ayudantes flotando alrededor: el exceso de protones. Así, una supernova rica en protones puede acelerar la reacción triple-alfa.

Pero acelerar la reacción triple-alfa también frena la capacidad de la supernova para hacer elementos más pesados en la tabla periódica, dijo Roberts. Esto es importante porque los científicos han creído durante mucho tiempo que las supernovas ricas en protones crearon la sorprendente abundancia en la Tierra de ciertos isótopos de rutenio y molibdeno, que contienen cerca de 100 protones y neutrones.

“Esos isótopos no se crean en otros lugares”, dijo Roberts. Pero según el nuevo estudio, probablemente tampoco se fabrican en supernovas ricas en protones.

“Lo que encuentro fascinante es que ahora tienes que encontrar otra forma de explicar su existencia. No deberían estar aquí con esta abundancia”, dijo Schatz sobre los isótopos. “No es fácil encontrar alternativas”.

Hay otras ideas ahí fuera, añadieron los investigadores, pero ninguna que los científicos nucleares encuentren completamente satisfactoria. Además, ninguna teoría existente incluye este nuevo descubrimiento todavía.

“Sea lo que sea que surja a continuación, hay que considerar los efectos de una reacción triple-alfa acelerada. Es un rompecabezas interesante”, dijo Schatz.