Una explosión estelar revela la receta oculta para la vida en el universo

La pregunta "¿Por qué estamos aquí?" ha sido una de las más persistentes en la historia de la humanidad. Una forma en que los científicos abordan esta cuestión es rastreando el origen de los elementos que nos rodean. Muchos de estos elementos se crean dentro de las estrellas y en los restos explosivos de las supernovas, que dispersan este material por el espacio. Sin embargo, el origen de varios elementos importantes ha sido difícil de explicar.

Entre estos elementos se encuentran el cloro y el potasio, clasificados como elementos de número impar de protones, y son cruciales tanto para la vida como para el desarrollo de los planetas. Los modelos actuales, sin embargo, indican que las estrellas deberían producir solo alrededor de una décima parte del cloro y potasio que los astrónomos observan en el universo, lo que ha llevado a un enigma científico de larga data.

XRISM ofrece una nueva forma de estudiar los restos de supernovas

Este vacío en la comprensión llevó a investigadores de la Universidad de Kioto y la Universidad de Meiji a investigar si los restos de supernovas podrían contener las pistas que faltaban. Utilizaron el XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), un satélite de rayos X lanzado por JAXA en 2023, para recopilar datos espectroscópicos de alta resolución de los restos de la supernova Cassiopeia A en la Vía Láctea.

Para lograr esto, el equipo se basó en el instrumento microcalorímetro Resolve del XRISM. Este dispositivo proporciona una resolución energética aproximadamente diez veces más aguda que los detectores de rayos X anteriores, lo que permitió a los investigadores captar líneas de emisión tenues asociadas con elementos raros. Tras recopilar los datos de Cassiopeia A, compararon las cantidades medidas de cloro y potasio con varios modelos teóricos sobre cómo las supernovas crean elementos.

Pruebas de que las supernovas producen elementos relacionados con la vida

Los resultados mostraron líneas de emisión de rayos X claras de cloro y potasio en niveles mucho más altos de lo esperado según los modelos estándar. Esto marca la primera confirmación observacional de que una sola supernova puede generar suficientes de estos elementos para coincidir con lo que los astrónomos ven en el cosmos. Los investigadores creen que una fuerte mezcla interna dentro de estrellas masivas, posiblemente impulsada por rotaciones rápidas, interacciones binarias o eventos de fusión de capas, puede aumentar significativamente la producción de estos elementos.

"Cuando vimos los datos de Resolve por primera vez, detectamos elementos que nunca esperé ver antes del lanzamiento. Hacer tal descubrimiento con un satélite que desarrollamos es una verdadera alegría como investigador", afirmó el autor correspondiente Toshiki Sato.

Perspectivas sobre cómo las estrellas moldean los bloques de construcción de la vida

Estos hallazgos muestran que los ingredientes químicos esenciales para la vida se formaron en condiciones extremas dentro de las estrellas, muy alejadas de cualquier entorno que se asemeje a los lugares donde la vida emergió posteriormente. El trabajo también demuestra cuán poderosa se ha vuelto la espectroscopía de rayos X de alta precisión para descubrir los procesos que operan dentro de los interiores estelares.

"Estoy encantado de que hayamos podido, aunque solo sea un poco, comenzar a entender lo que sucede dentro de las estrellas en explosión", comentó el autor correspondiente Hiroyuki Uchida.

Próximos pasos para entender la evolución estelar

El equipo planea continuar estudiando restos de supernovas adicionales con XRISM para determinar si los niveles elevados de cloro y potasio encontrados en Cassiopeia A son típicos de las estrellas masivas o únicos para este remanente en particular. Esto ayudará a revelar si los procesos de mezcla interna identificados aquí son una característica general de la evolución estelar.

"Cómo la Tierra y la vida llegaron a existir es una pregunta eterna que todos han ponderado al menos una vez. Nuestro estudio revela solo una pequeña parte de esa vasta historia, pero me siento verdaderamente honrado de haber contribuido a ella", concluyó el autor correspondiente Kai Matsunaga.

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