Un equipo de científicos del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro conjunto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), ha conseguido por primera vez medir un proceso nuclear que ocurre en estrellas moribundas. Este hallazgo permite resolver el antiguo enigma del polvo presolar, según ha sido comunicado oficialmente por la institución.
La investigación, liderada por el IFIC y desarrollada en las instalaciones del CERN, aporta nueva luz sobre la cantidad de molibdeno presente en granos de polvo formados antes de la existencia del Sistema Solar. Este trabajo representa un avance significativo para realizar mediciones más precisas de otros procesos nucleares y lograr un entendimiento más completo sobre la creación de los elementos más pesados del universo por parte de las estrellas.
Durante décadas, el polvo estelar de épocas remotas ha guardado un secreto. Conocidos como granos presolares, estas diminutas partículas —más antiguas que el Sistema Solar y conservadas en meteoritos primitivos— presentaban una composición que no lograba ser explicada por los modelos teóricos existentes hasta ahora.
Ese misterio ha sido resuelto parcialmente gracias a un trabajo experimental encabezado por investigadores del IFIC. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la prestigiosa revista Physical Review Letters.
En concreto, el estudio ha esclarecido un aspecto particular de la composición de estos granos: su inusual concentración de molibdeno-94. El exceso de este elemento no tenía explicación dentro de las teorías actuales, lo que representaba una laguna importante en el conocimiento sobre la formación de elementos pesados en el cosmos.
Estos elementos se originan en el interior de las estrellas mediante reacciones nucleares. Cuando la estrella muere, son dispersados por el espacio y se convierten en los componentes esenciales de nuevas generaciones de estrellas, planetas y toda la materia que los habita, incluidos los seres humanos.
Para entender esta discrepancia, el equipo del IFIC analizó en laboratorio el comportamiento de un isótopo radiactivo del elemento químico niobio: el niobio-94. “Este isótopo es de gran relevancia para entender la abundancia de molibdeno”, explicó César Domingo, investigador del CSIC en el IFIC y uno de los autores del trabajo.
“En las estrellas moribundas, donde se dan condiciones físicas extremas, el niobio-94 puede sufrir diversas reacciones nucleares que lo transforman en otros elementos. Una de esas reacciones lo convierte, precisamente, en molibdeno-94”, señaló el investigador.
El niobio-94 actúa como un punto de bifurcación en las reacciones nucleares estelares. En él compiten dos procesos: la captura de neutrones y la desintegración beta. De cuál de los dos predomine depende la cantidad final de molibdeno-94 que se produce. Hasta ahora, nunca se había medido experimentalmente la probabilidad de que el niobio-94 capturase un neutrón.
Eso es precisamente lo que acaba de lograr el equipo del IFIC en el experimento nTOF del CERN, el laboratorio europeo de física de partículas ubicado en Ginebra (Suiza). Esta medición arroja luz sobre la formación del molibdeno en las estrellas y explica, finalmente, su abundancia en el polvo estelar antiguo.
Un hito en la astrofísica nuclear
“La medición resultó estar cerca de algunas de las estimaciones teóricas previas. De hecho, al incorporar este nuevo resultado en los modelos estelares más avanzados, estos presentan mucha menos incertidumbre y logran reproducir con éxito las abundancias de molibdeno-94 observadas en el polvo estelar antiguo, lo que marca un hito en el enigma del molibdeno”, afirmó Javier Balibrea Correa, investigador del IFIC y primer autor del trabajo, en el que también participa Jorge Lerendegui Marco.
La instalación de física nuclear nTOF (del inglés neutron time-of-flight) está dedicada al estudio de reacciones inducidas por neutrones —uno de los componentes del núcleo atómico— mediante la técnica de tiempo de vuelo. Este método consiste en determinar las características de las partículas a partir del tiempo que tardan en alcanzar una estación experimental determinada.
La medición fue posible gracias a un esfuerzo internacional para producir y caracterizar las muestras radiactivas, con la participación del IFW Dresden, el Institut Laue-Langevin (ILL) y el Paul Scherrer Institute (PSI).
Aunque el resultado del experimento representa un gran paso en la resolución del rompecabezas del polvo estelar, aún queda por desentrañar otra pieza importante. Los investigadores solo disponen de estimaciones teóricas para los otros procesos nucleares que puede sufrir el niobio-94.
Los futuros experimentos buscarán realizar mediciones precisas de esos otros procesos para comprender mejor el origen de todo el molibdeno observado y construir así una imagen más clara de cómo las estrellas crean los elementos más pesados del universo.
Fuente: Infobae