Una gigantesca explosión en el espacio ha creado elementos raros, algunos son necesarios para la vida

(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.

La explosión, observada el 7 de marzo, fue la segunda explosión de rayos gamma más brillante jamás presenciada 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 se creó 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. Además de liberar el estallido de rayos gamma, la fusión creó una kilonova, una rara explosión que se produce cuando una estrella de neutrones se fusiona con otra estrella de neutrones o un agujero negro, según un estudio publicado el miércoles en la revista Nature.

“Sólo 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 el autor principal del estudio, Andrew Levan, profesor de astrofísica en la Universidad de Radboud en Los países bajos. Levan también formó parte del equipo que detectó por primera vez una kilonova en 2013.

Además de Webb, el telescopio espacial Fermi de rayos gamma de la NASA, el observatorio Neil Gehrels Swift y el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito observaron la explosión y la rastrearon hasta la fusión de estrellas de neutrones. Webb también se utilizó para detectar 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, que es 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 desde que Dmitri Mendeleev escribió la tabla periódica de elementos, ahora finalmente estamos en condiciones de 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 localizar las pruebas.

Las kilonovas son eventos raros, lo que los hace difíciles de observar. Pero los astrónomos buscan estallidos cortos de rayos gamma, que sólo duran unos dos segundos como máximo, como subproductos reveladores de estos escasos eventos.

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

“Este estallido entra en la categoría larga. No está cerca de la frontera. Pero parece provenir de una estrella de neutrones en fusión”, dijo en un comunicado el coautor del estudio Eric Burns, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Estatal 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 el período posterior a la explosión en ondas de luz de rayos gamma, rayos X, visibles, infrarrojos y 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”, dijo en un comunicado el coautor del estudio Om Sharan Salafia, 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 infrarrojos y se vuelve más rojo en escalas de tiempo de días a semanas”.

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

Una vez fueron dos estrellas masivas en un sistema binario que existía en una galaxia espiral. Uno de los dos explotó como una supernova, dejando atrás una estrella de neutrones, y luego le sucedió lo mismo a la otra estrella. 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.

Encontrar 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 las 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 de vida de las estrellas ha distribuido los elementos que se encuentran en la tabla periódica por todo el universo, incluidos los necesarios para que se formara la vida en la Tierra en primer lugar. La capacidad de estudiar explosiones estelares como las kilonovas en los últimos años está permitiendo a los científicos responder preguntas sobre la formación de elementos químicos, lo que permite una comprensión más profunda de cómo ha evolucionado el universo a lo largo del tiempo.

“Webb proporciona un impulso fenomenal y puede encontrar elementos aún más pesados”, dijo en un comunicado el coautor del estudio Ben Gompertz, profesor asistente en el Instituto de Astronomía de Ondas Gravitacionales y la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido.

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