Nuestro mundo está lleno de productos químicos que no deberían existir.
Los elementos más ligeros, como el carbono, el oxígeno y el helio, existen debido a las intensas energías de fusión que aplastan a los protones dentro de las estrellas. Pero los elementos, desde el cobalto hasta el níquel y el cobre, pasando por el yodo y el xenón, incluido el uranio y el plutonio, son demasiado pesados para ser producidos por fusión estelar. Incluso el núcleo del sol más grande y brillante no es lo suficientemente caliente y presurizado como para hacer algo más pesado que el hierro.
Y, sin embargo, esos químicos son abundantes en el universo. Algo los está haciendo.
La historia clásica era que las supernovas, las explosiones que destrozan algunas estrellas al final de sus vidas, son las culpables. Esas explosiones deberían alcanzar brevemente energías lo suficientemente intensas como para crear los elementos más pesados. La teoría dominante de cómo sucede esto es la turbulencia. A medida que la supernova arroja material al universo, la teoría continúa, ondas de turbulencia pasan a través de sus vientos, comprimiendo brevemente material estelar extendido con suficiente fuerza para golpear incluso átomos de hierro resistentes a la fusión en otros átomos y formar elementos más pesados.
Pero un nuevo modelo de dinámica de fluidos sugiere que todo esto está mal.
"Para iniciar este proceso, necesitamos tener algún tipo de exceso de energía", dijo la autora principal del estudio, Snezhana Abarzhi, científica de materiales de la Universidad de Australia Occidental en Perth. "La gente ha creído durante muchos años que este tipo de exceso podría ser creado por procesos violentos y rápidos, que esencialmente podrían ser procesos turbulentos", dijo a Live Science.
Pero Abarzhi y sus coautores desarrollaron un modelo de los fluidos en una supernova que sugiere que algo más, algo más pequeño, podría estar sucediendo. Presentaron sus hallazgos a principios de este mes en Boston, en la reunión de marzo de la American Physical Society, y también publicaron sus hallazgos el 26 de noviembre de 2018 en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
En una supernova, el material estelar se aleja del núcleo de la estrella a gran velocidad. Pero todo ese material fluye hacia afuera aproximadamente a la misma velocidad. Entonces, una en relación con la otra, las moléculas en esta corriente de material estelar no se mueven tan rápido. Si bien puede haber ondulaciones o remolinos ocasionales, no hay suficiente turbulencia para crear moléculas más allá del hierro en la tabla periódica.
En cambio, Abarzhi y su equipo descubrieron que la fusión probablemente tiene lugar en puntos calientes aislados dentro de la supernova.
Cuando explota una estrella, explicó, la explosión no es perfectamente simétrica. La estrella en sí tiene irregularidades de densidad en el momento anterior a una explosión, y las fuerzas que la destruyen también son un poco irregulares.
Esas irregularidades producen regiones ultradensas y ultracalientes dentro del fluido ya caliente de la estrella en explosión. En lugar de ondas violentas que sacuden toda la masa, las presiones y energías de la supernova se concentran especialmente en pequeñas partes de la masa en explosión. Estas regiones se convierten en breves fábricas químicas más poderosas que cualquier cosa que exista en una estrella típica.
Y eso, sugieren Abarzhi y su equipo, es de donde provienen todos los elementos pesados del universo.
La gran advertencia aquí es que este es un único resultado y un solo documento. Para llegar allí, los investigadores confiaron en el trabajo con lápiz y papel, así como en modelos de computadora, dijo Abarzhi. Para confirmar o refutar estos resultados, los astrónomos tendrán que compararlos con las firmas químicas reales de las supernovas en el universo: nubes de gas y otros restos de una explosión estelar.
Pero parece que los científicos están un poco más cerca de comprender la cantidad de material que nos rodea, incluido el interior de nuestros propios cuerpos.
