Vivimos cerca de un reactor de fusión en el espacio que proporciona todo nuestro calor y luz. Este reactor también es responsable de la creación de diversos elementos más pesados que el hidrógeno, algo que ocurre en todas las estrellas. Pero, ¿cómo sabemos que las estrellas son generadoras de elementos? Muchas pistas se esconden en los espectros estelares, ya que contienen las huellas dactilares de los diferentes elementos creados en su interior.
Indicios sobre la creación de carbono y oxígeno en particular permanecieron ocultos durante años en un conjunto de datos recopilado en la búsqueda de planetas alrededor de estrellas cercanas. Los astrónomos han sugerido que estas estrellas podrían ser lugares prometedores para buscar exoplanetas. Gracias a una idea del astrónomo Darío González Picos, de la Universidad de Leiden en los Países Bajos, él y su equipo de investigación examinaron espectros de alta resolución de estrellas cercanas para buscar isótopos raros de estos dos elementos.
El equipo estudió 32 estrellas de tipo enana M, que son de las más comunes en la Galaxia. Estas estrellas tienen una larga vida en la secuencia principal, el período durante el cual una estrella fusiona elementos en su núcleo. Las atmósferas de estas estrellas conservan las huellas de su evolución química desde su nacimiento hasta su estado actual. Los resultados del estudio revelaron la presencia de isótopos raros de carbono y oxígeno, lo que proporciona información valiosa sobre su evolución. Este trabajo representa un avance en la comprensión de la creación de elementos y su dispersión a lo largo de la evolución estelar.
La Siembra Estelar de Elementos
El carbono y el oxígeno son altamente abundantes en el Universo. Somos formas de vida basadas en el carbono, al igual que toda la vida en nuestro planeta, que también tiene carbono en su composición. Respiramos oxígeno, generado por otros seres vivos en la Tierra. Por lo tanto, es natural preguntarse cómo surgieron estos dos elementos en el proceso de la evolución estelar, lo que implica comprender las complejidades del proceso de creación de elementos en las estrellas.
“La fusión nuclear en las estrellas es un proceso complejo y es solo el punto de partida de la evolución química”, afirmó Darío González Picos, líder de la investigación en Leiden. Este proceso se denomina nucleosíntesis estelar y lo realizan todas las estrellas. Nuestro Sol, por ejemplo, fusiona hidrógeno para producir helio y continuará haciéndolo durante miles de millones de años más. Eventualmente, se quedará sin hidrógeno en su núcleo y comenzará a fusionar helio en elementos más pesados, como isótopos de carbono y oxígeno. En ese momento, se convertirá en una estrella rojiza que expulsará sus elementos al espacio a través de un fuerte viento. Las estrellas mucho más masivas que el Sol hacen lo mismo, pero crean elementos aún más pesados cuando explotan como supernovas.
En esencia, las estrellas son parte de un enorme proyecto de reciclaje cósmico que enriquece sus galaxias con material para crear nuevas estrellas y planetas. Su luz lleva consigo la historia de todo lo que han experimentado, a través de las huellas químicas dejadas por la creación de nuevos elementos.
Encontrando las Huellas Raras
González Picos trabajó con Ignas Snellen y Sam de Regt para detectar y leer las huellas químicas en la luz de las estrellas utilizando isótopos de carbono y oxígeno. Estos son diferentes tipos de esos elementos que se distinguen por el número de neutrones en sus átomos. En la Tierra, por ejemplo, el 99% de los átomos de carbono tienen 6 neutrones, pero una pequeña fracción tiene 7. El equipo logró medir estas proporciones de isótopos tanto para el carbono como para el oxígeno en 32 estrellas vecinas con una precisión sin precedentes. Para ello, examinaron los archivos de datos del Telescopio Canadá-Francia-Hawái en Mauna Kea, Hawái. Los datos incluían estrellas con temperaturas efectivas entre 3000 y 3900 K y que presentaban fuertes señales de elementos más pesados (es decir, tenían una alta metalicidad en sus atmósferas).
*Artist’s impression of isotopes in a red dwarf star. Credit: Kutay Nazli*
“Ahora vemos que las estrellas que están menos enriquecidas químicamente que el Sol tienen menos de estos isótopos menores”, dijo de Regt. “Este hallazgo confirma lo que algunos modelos de evolución química galáctica han predicho y ahora proporciona una nueva herramienta para retroceder en el tiempo químico del cosmos”.
“Las observaciones se realizaron originalmente con un propósito completamente diferente al que las estamos utilizando ahora”, señaló Snellen. “Fue totalmente idea de Darío utilizar los espectros de alta resolución, que en realidad estaban destinados al descubrimiento de planetas, para esta investigación de isótopos, con resultados impresionantes”.
Como señala González Picos, este resultado representa otra forma de utilizar la química estelar para rastrear otros tipos de evolución en el Universo. “Esta historia detectivesca cósmica trata en última instancia sobre nuestros propios orígenes, ayudándonos a comprender nuestro lugar en la larga cadena de eventos astrofísicos y por qué nuestro mundo es como es”, concluyó.
Para Más Información
Rare Isotopes in Our Neighboring Stars Provide New Insights in the Origin of Carbon and Oxygen
Chemical Evolution Imprints in the Rare Isotopes of Nearby M Dwarfs
Chemical Evolution Imprints in the Rare Isotopes of Nearby M Dwarfs (arXiv preprint)
