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Una kilonova inusualmente larga permite observar cómo se forman las 'tierras raras'

Redacción Ciencia, 21 feb (EFE).- Cuando se fusionan dos estrellas de neutrones o una estrella de este tipo con un agujero negro o una enana blanca, se produce una kilonova, un fenómeno extremadamente energético que se manifiesta como un estallido de rayos gamma (GRB) que viene acompañado de emisión a otras frecuencias.

En estos casos, los GRB son las explosiones más violentas del Universo desde el Big Bang y suelen durar menos de dos segundos, pero en ese tiempo pueden liberar tanta energía como la que emitiría el Sol en toda su vida.

La última vez que los telescopios detectaron un GRB producto de la fusión de dos estrellas de neutrones fue en marzo de 2023 y, tras estudiarlo durante un año, un equipo internacional de astrónomos acaba de confirmar que la kilonova resultante también generó lantánidos o 'tierras raras', es decir, gran parte de los elementos más pesados del universo, algo que no se había observado nunca.

Los detalles del estudio, liderado por astrónomos de la Universidad de Roma 'Tor Vergata', se publican este jueves en la revista Nature.

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"El 7 de marzo de 2023, después de viajar 950 millones de años por el tiempo, la luz liberada por esa fusión, llegó a los satélites que orbitan alrededor de la Tierra, que detectaron una ráfaga de rayos gamma que fue bautizada como GRB 230307A", dice a EFE Alberto J. Castro-Tirado, coautor del estudio e investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

Hasta ese momento, estas ráfagas producidas por la fusión de dos estrellas de neutrones detectadas por los telescopios habían durado menos de dos o tres segundos, pero esta duró cuarenta, es decir, "era ya de por sí, atípica".

Además, después de esos 40 segundos que duró el GRB, el resto de la energía liberada por la explosión en forma de radiación se prolongó varias semanas, tanto que permitió a los astrónomos analizar los datos recogidos por los telescopios espaciales Hubble y James Webb.

Al ajustar los datos a los modelos, el equipo pudo determinar que el GRB estaba asociado a una kilonova originada -probablemente- por la fusión de dos estrellas de neutrones que además había producido lantánidos, "los diecisiete elementos de la tabla periódica que son muy escasos pero extremadamente útiles porque tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo, fabricar materiales más resistentes", explica el investigador.

El origen de los elementos pesados

Las estrellas normales como el Sol son fábricas de elementos que a partir de elementos más abundantes del universo, como el hidrógeno y el helio, sintetizan los elementos de la tabla periódica hasta el hierro pero ¿qué ocurre con el resto, con los más pesados?, "Se sospechaba que solo se producían en fenómenos muy explosivos o energéticos como las supernovas (cuando una estrella muy masiva colapsa) o como las kilonovas", aclara.

Antes de descubrir GRB 230307A, en 2017, los astrónomos detectaron una onda gravitacional producida por la fusión de dos estrellas de neutrones.

"Esa explosión, que se produjo muy cerca de la Tierra, permitió demostrar por primera vez que las kilonovas podían formar metales preciosos como el oro pero en aquella ocasión no pudimos observarla tanto tiempo como ahora porque la emisión fue mucho más débil", comenta el investigador.

"Esta vez, sin embargo, aunque ha sido más lejana, la emisión de la kilonova se ha podido observar durante meses y eso nos ha permitido confirmar la presencia de tierras raras, más allá del oro o el platino", apunta.

El estudio, sin embargo, no ha podido determinar todavía porqué esta explosión duró cuarenta segundos. El equipo cree que puede haber habido una fuente de energía subyacente que ha estado alimentando esa emisión de rayos gamma, aunque "por ahora solo es una hipótesis", reconoce el investigador.

Posiblemente, sugiere, el objeto que ha dejado detrás esa fusión sea otra estrella de neutrones más masiva que las anteriores, "con un campo magnético descomunal", un tipo de objeto que se conoce como el nombre de magnetar.

En cualquier caso, concluye Castro-Tirado, este estudio confirma sin género de dudas el papel fundamental que juegan las kilonovas en la creación de los elementos pesados del universo".

(c) Agencia EFE