Hallan en estrellas antiguas los elementos más pesados del Universo

La célebre frase 'somos polvo de estrellas' es, además de evocadora, absolutamente literal. De hecho, hasta el último de nuestros átomos es, sin excepciones, material estelar. Las estrellas son auténticas fábricas de elementos, y en su interior esos elementos se fusionan o se rompen constantemente para dar lugar a otros nuevos, más ligeros o más pesados. Vaya por delante que al decir 'ligeros o pesados' los cientìficos se refieren a su masa atómica que, a grandes rasgos, puede describirse como la cantidad de protones y neutrones presentes en el núcleo de un átomo de ese elemento.

Sin embargo, incluso las estrellas tienen un límite, y ninguna de ellas es capaz de generar la energía suficiente para fabricar los elementos más pesados, como oro, platino o uranio. De hecho, hace falta que una estrella explote como supernova para que esos elementos se formen. O que se trate de un cadáver estelar, una estrella de neutrones, cuyo material es tan denso que una simple cucharadita de café pesa lo mismo que una montaña.

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Ahí, en las estrellas de neutrones, esos elementos pesados pueden surgir como consecuencia del llamado 'proceso r', una suerte de rápida captura de neutrones. Para entenderlo, basta imaginar un grupo de esos neutrones quedándose 'pegados' al núcleo en un período de tiempo muy corto, generalmente en menos de un segundo, para sufrir después algunos cambios internos que los transforman de neutrones en protones, ¡y listo! Se forma un átomo de oro, de platino o de uranio, es decir, un elemento pesado.

Pero los elementos más pesados suelen ser inestables o radiactivos, lo que significa que se van desintegrando con el tiempo. Y una forma de hacerlo es dividiéndose, un proceso bien conocido al que llamamos fisión. «Este proceso -explica Ian Roederer, físico de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor principal del artículo- es necesario si se quieren producir elementos que sean más pesados que, digamos, el plomo y el bismuto. Hay que añadir muchos neutrones muy rápidamente, pero el problema es que se necesita mucha energía y muchos neutrones para hacerlo. Y el mejor lugar para encontrar ambas cosas es en el nacimiento o la muerte de una estrella de neutrones, o cuando las estrellas de neutrones chocan».

Según el investigador, «tenemos una idea general de cómo funciona el proceso r, pero las condiciones necesarias son bastante extremas. Y no tenemos una buena idea de cuántos tipos diferentes de sitios en el Universo pueden generar el proceso r, no sabemos dónde termina y no podemos responder preguntas como ¿cuántos neutrones puede llegar a haber? ¿O qué tan pesado puede llegar a ser un elemento? Así que decidimos observar elementos que podrían formarse por fisión en algunas estrellas antiguas bien estudiadas para ver si podíamos empezar a responder algunas de estas preguntas·.

Dicho y hecho. El equipo examinó de nuevo las cantidades de elementos pesados en 42 estrellas bien estudiadas de la Vía Láctea. Se sabía que esas estrellas incorporan elementos pesados formados por el proceso r en generaciones anteriores de estrellas. Al adoptar una visión más amplia de las cantidades de cada elemento pesado presente en estas estrellas en conjunto, en lugar de considerarlas individualmente, como es más común, los investigadores identificaron patrones que no habían sido reconocidos previamente.

Y esos patrones indicaban que algunos elementos que se encuentran cerca de la mitad de la tabla periódica, como la plata y el rodio, eran probablemente restos de la fisión de elementos mucho más pesados. El equipo consiguió determinar que el proceso r, en efecto, puede producir átomos con una masa atómica de al menos 260 antes de fisionarse.

«Ese 260 es interesante -dice Roederer- porque nunca antes habíamos detectado nada tan pesado en el espacio o de forma natural en la Tierra, ni siquiera en pruebas de armas nucleares. Pero verlos en el espacio nos da una guía sobre cómo pensar en los modelos y la fisión, y podría darnos una idea de cómo surgió la rica diversidad de elementos que nos rodea».