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Cenizas de una estrella moribunda aportan información sobre el nacimiento del sistema solar

Escondido dentro de un meteorito condrítico recogido en la Antártida, la mota representa el polvo de estrellas real, probablemente arrojado al espacio por una estrella que explotó antes de que nuestro propio sol exista.

Imagen de una galaxia captada por la NASA
Imagen de una galaxia captada por la NASA
AFP

Un grano de polvo forjado en una explosión estelar que precede a nuestro sistema solar revela nuevos conocimientos sobre cómo las estrellas terminan sus vidas y siembran el universo con los bloques de construcción de nuevas estrellas y planetas. Un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Arizona (UA), en Estados Unidos, descubrió un grano de polvo forjado en la agonía de una estrella desaparecida hace mucho tiempo.

El descubrimiento desafía algunas de las teorías actuales sobre cómo las estrellas moribundas siembran el universo con materias primas para la formación de planetas y, en última instancia, las moléculas precursoras de la vida. Escondido dentro de un meteorito condrítico recogido en la Antártida, la pequeña mota representa el polvo de estrellas real, probablemente arrojado al espacio por una estrella que explotó antes de que nuestro propio sol exista.

Aunque se cree que dichos granos proporcionan importantes materias primas que contribuyen a la mezcla con la que se formaron el sol y nuestros planetas, rara vez sobreviven a la agitación que acompaña al nacimiento de un sistema solar. "Como el polvo real de las estrellas, estos granos pre-solares nos dan una idea de los bloques de construcción a partir de los cuales se formó nuestro sistema solar", subraya el autor del artículo, Pierre Haenecour, cuyo trabajo se publica en la edición digital de este lunes de 'Nature Astronomy'. "También nos proporcionan una instantánea directa de las condiciones en una estrella en el momento en que se formó este grano", agrega.

Apodado LAP-149, el grano de polvo representa el único conjunto conocido de grafito y silicato que puede rastrearse hasta un tipo específico de explosión estelar llamada nova. Sorprendentemente, sobrevivió al viaje a través del espacio interestelar y viajó a la región que se convertiría en nuestro sistema solar hace unos 4.500 millones de años, quizás antes, donde se incrustó en un meteorito primitivo.

Las novas (o novae) son sistemas estelares binarios en los que un remanente central de una estrella, llamada enana blanca, está en vías de desaparecer del universo, mientras que su compañero es una estrella de secuencia principal de baja masa o un gigante rojo. La enana blanca luego comienza a apropiarse de material de su compañero hinchado. Una vez que acumula suficiente material estelar nuevo, la enana blanca vuelve a arder en estallidos periódicos lo suficientemente violentos como para forjar nuevos elementos químicos del combustible estelar y arrojarlos al espacio, donde pueden viajar a nuevos sistemas estelares e incorporarse en sus materias primas. 

Grano de polvo del tamaño de un microbio

Desde poco después del Big Bang, cuando el universo consistía solo en hidrógeno, helio y trazas de litio, las explosiones estelares han contribuido al enriquecimiento químico del cosmos, lo que ha dado lugar a la gran cantidad de elementos que vemos hoy.

Aprovechando las sofisticadas instalaciones de microscopía iónica y electrónica en el Laboratorio Lunar y Planetario de la UA, un equipo de investigación dirigido por Haenecour analizó el grano de polvo del tamaño de un microbio hasta el nivel atómico. El diminuto mensajero del espacio exterior resultó ser verdaderamente extraño, altamente enriquecido en un isótopo de carbono llamado 13C.

"Las composiciones isotópicas de carbono en cualquier cosa que hayamos muestreado que provenga de cualquier planeta o cuerpo en nuestro sistema solar varían típicamente por un factor del orden de 50", explica Haenecour, quien se unirá al Laboratorio Lunar y Planetario como profesor asistente en la caída. "El 13C que encontramos en LAP-149 está enriquecido más de 50.000 veces. Estos resultados proporcionan evidencia adicional de laboratorio de que tanto los granos ricos en carbono como el oxígeno de las novas contribuyeron a los bloques de construcción de nuestro sistema solar", apunta.

Aunque sus estrellas progenitoras ya no existen, las composiciones isotópicas y químicas y la microestructura de los granos de polvo de estrellas individuales identificados en los meteoritos proporcionan restricciones únicas sobre la formación de polvo y las condiciones termodinámicas en las salidas estelares, escriben los autores.

El análisis detallado reveló aún más secretos inesperados: a diferencia de los granos de polvo similares que se cree que se forjaron en estrellas moribundas, LAP-149 es el primer grano conocido que consiste en grafito que contiene una inclusión de silicato rico en oxígeno.

"Nuestro hallazgo nos brinda un vistazo a un proceso que nunca podríamos presenciar en la Tierra", agrega Haenecour. "Nos dice cómo se forman los granos de polvo y se mueven por el interior a medida que son expulsados por la nova. Ahora sabemos que los granos de polvo de carbonato y silicato pueden formarse en la misma nova 'eyecta', y se transportan a través de grupos de polvo químicamente distintos dentro de la 'eyecta', algo que se predijo mediante los modelos de novas, pero que nunca se encontró en un espécimen", dice.

Desafortunadamente, LAP-149 no contiene átomos suficientes para determinar su edad exacta, por lo que los investigadores esperan encontrar especímenes similares más grandes en el futuro. "Si pudiéramos fechar estos objetos algún día, podríamos tener una mejor idea de cómo se veía nuestra galaxia en nuestra región y qué disparó la formación del sistema solar", plantea Tom Zega, director científico del Centro de Caracterización y Caracterización de Materiales de Kuiper de la UA y profesor asociado en el Laboratorio Lunar y Planetario y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UA.

Y añade: "Quizás debamos nuestra existencia a la explosión de una supernova cercana, comprimiendo nubes de gas y polvo con su onda de choque, encendiendo estrellas y creando viveros estelares, similares a lo que vemos en la famosa imagen de 'Pilares de la Creación' del Hubble".

El meteorito que contiene la mota de polvo de estrellas es uno de los meteoritos más prístinos de la colección del Laboratorio Lunar y Planetario. Clasificada como condrita carbonácea, se cree que es análoga al material de Bennu, el asteroide objetivo de la misión OSIRIS-REx liderada por la UA. Al tomar una muestra de Bennu y traerla de regreso a la Tierra, el equipo de la misión OSIRIS-REx espera proporcionar a los científicos material que haya visto poca o ninguna alteración desde la formación de nuestro sistema solar.

Hasta entonces, los investigadores dependen de hallazgos raros como LAP-149, que sobrevivieron a una explosión de una estrella, atrapados en una nube de gas y polvo que se convertiría en nuestro sistema solar y se volvería en un asteroide antes de caer a la tierra. "Es notable cuando piensas en todas las formas en el camino que deberían haber matado a este grano", concluye Zega.

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