James Webb observa estrellas fusionándose creando elementos pesados

octubre 29, 2023 Aranzulla de Los Pobres

En sus primeras etapas, el universo estaba compuesto principalmente de hidrógeno y helio. Todos los demás elementos más pesados que componen el universo que nos rodea hoy se crearon con el tiempo y se cree que se crearon principalmente dentro de las estrellas. Las estrellas crean elementos pesados dentro de ellas en el proceso de fusión, y cuando estas estrellas llegan al final de sus vidas pueden explotar en supernovas, esparciendo estos elementos en el entorno que las rodea.

Así se crean elementos más pesados, como el hierro. Pero para los elementos más pesados, se cree que el proceso es diferente . Estos no se crean dentro de los núcleos estelares, sino en entornos extremos, como la fusión de estrellas, cuando fuerzas masivas crean entornos extremadamente densos que forjan nuevos elementos.

Ahora, el telescopio espacial James Webb ha detectado por primera vez la creación de algunos de estos elementos pesados en una fusión de estrellas. Los investigadores utilizaron el telescopio para observar los efectos de una kilonova , una enorme efusión de energía que se produce cuando dos estrellas de neutrones se fusionan. El evento creó una explosión de rayos gamma particularmente brillante que permitió a los investigadores concentrarse e identificar la ubicación de la fusión.

Un equipo de científicos ha utilizado el telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA para observar un estallido de rayos gamma excepcionalmente brillante, GRB 230307A, y su kilonova asociada. Las kilonovas (una explosión producida por una estrella de neutrones que se fusiona con un agujero negro o con otra estrella de neutrones) son extremadamente raras, lo que dificulta la observación de estos eventos. Las capacidades infrarrojas altamente sensibles de Webb ayudaron a los científicos a identificar la dirección de las dos estrellas de neutrones que crearon la kilonova. Esta imagen del instrumento NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb destaca la kilonova de GRB 230307A y su antigua galaxia natal entre su entorno local de otras galaxias y estrellas en primer plano. Las estrellas de neutrones fueron expulsadas de su galaxia de origen y viajaron una distancia de unos 120.000 años luz, aproximadamente el diámetro de la Vía Láctea, antes de fusionarse finalmente varios cientos de millones de años después. NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (IMAPP, Warw), A. Pagan (STScI)

Webb observó que la kilonova expulsaba el elemento telurio, que probablemente se creó en la fusión. Aunque los científicos han teorizado durante mucho tiempo que así es como se podrían crear los elementos pesados, esta es la primera vez que se observa evidencia tan directa de que las kilonovas son eventos raros y breves. El brillo particular del estallido de rayos gamma GRB 230307A fue clave para ayudar a localizar este evento.

"Webb proporciona un impulso fenomenal y puede encontrar elementos aún más pesados", dijo Ben Gompertz, coautor del estudio de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. “A medida que obtengamos observaciones más frecuentes, los modelos mejorarán y el espectro podrá evolucionar más con el tiempo. Sin duda, Webb ha abierto la puerta para hacer mucho más, y sus capacidades serán completamente transformadoras para nuestra comprensión del Universo”.

La investigación se publica en la revista Nature .