Los científicos han descubierto nueva evidencia de que la Tierra viaja a través de una nube de restos estelares antiguos dejados por una estrella que explotó hace mucho tiempo. Al estudiar el hielo antártico que se formó hace miles de años, los investigadores detectaron rastros de hierro-60, una rara forma radiactiva de hierro creada durante las explosiones de supernovas. Los hallazgos apoyan la idea de que la nube interestelar local que rodea nuestro sistema solar contiene material de una antigua explosión estelar.
La investigación fue dirigida por un equipo internacional del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) y los resultados se publicaron carta de revisión física.
Hallan raro hierro de supernova en el hielo de la Antártida
El hierro-60 se forma en lo profundo de estrellas masivas y se libera al espacio cuando estas estrellas explotan como supernovas. Estudios anteriores han encontrado evidencia de que la Tierra estuvo expuesta al hierro-60 proveniente de explosiones de supernovas cercanas hace millones de años. Sin embargo, no se conocen explosiones estelares recientes cerca de la Tierra, lo que deja a los científicos inseguros sobre el origen del hierro-60 descubierto en la nieve relativamente joven de la Antártida hace unos años.
“Teníamos la idea de que la nube interestelar local contiene hierro-60 y puede almacenarlo durante mucho tiempo. Cuando el sistema solar se mueve a través de la nube, la Tierra puede recoger este material. Sin embargo, no pudimos demostrarlo en ese momento”, dijo el Dr. del Instituto de Física de Rayos de Iones y de Investigación de Materiales del HZDR. Explica Dominic Cole.
Para investigar más a fondo, Cole y el profesor Anton Wallner estudiaron muestras geológicas adicionales en los últimos años, incluidos sedimentos de aguas profundas de hasta 30.000 años de antigüedad. Esas muestras también contenían hierro-60, pero los científicos aún tienen que descartar por completo otras explicaciones.
Las muestras de hielo antártico recientemente analizadas son mucho más antiguas, entre 40.000 y 80.000 años. Según el equipo, los resultados apuntan claramente a la nube interestelar local como la fuente del material radiactivo.
“Esto significa que las nubes alrededor del sistema solar están asociadas con una explosión estelar. Y por primera vez nos da la oportunidad de investigar el origen de estas nubes”, dijo Cole.
El sistema solar viaja a través de una nube interestelar
Los científicos creen que el Sistema Solar entró en la nube interestelar local hace varios miles de años y se espera que salga de ella nuevamente en los próximos miles de años. Los investigadores dicen que el sistema solar se encuentra actualmente cerca del borde exterior de la nube.
Para el estudio, el equipo se centró en un núcleo helado que cubría el período en el que el sistema solar entró en las nubes. La muestra fue proporcionada por el Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) del Instituto Alfred Wegener a través del proyecto europeo de perforación de hielo EPICA.
Cuando los investigadores compararon los resultados de los núcleos de hielo con mediciones de nieve anterior y sedimentos oceánicos profundos, descubrieron que hace entre 40.000 y 80.000 años llegó a la Tierra menos hierro-60 que hoy.
“Esto sugiere que anteriormente teníamos un medio con bajo contenido de hierro-60, o que la propia nube exhibe fuertes variaciones de densidad”, explica Cole.
El equipo descubrió que la señal del hierro-60 varía significativamente en períodos de unos pocos miles de años, lo cual es relativamente rápido en escalas de tiempo cósmicas. Esto ayudó a los investigadores a descartar teorías contrapuestas, incluida la idea de que el material procedía de una antigua explosión de supernova que se desvaneció lentamente a lo largo de millones de años.
Extracción de trazas de hierro-60
Para llevar a cabo el estudio, los investigadores transportaron aproximadamente 300 kilogramos de hielo antártico desde el AWI en Bremerhaven a Dresde para su procesamiento químico. Después de una extensa preparación, sólo quedaron unos pocos cientos de miligramos de polvo.
Luego, los científicos separan cuidadosamente el hierro-60 mientras intentan evitar perder material durante el proceso.
En el laboratorio de espectrometría de masas con acelerador DREsden (DREAMS) de HZDR, el equipo probó muestras preparadas utilizando dos isótopos radiactivos adicionales, berilio-10 y aluminio-26. Debido a que ya se conocen bien los niveles esperados de este isótopo en el hielo antártico, los investigadores pueden verificar que no se perdió hierro-60 durante la preparación.
Identificación de un puñado de átomos.
Para las mediciones finales, los científicos utilizaron la Instalación del Acelerador de Iones Pesados (HIAF) de la Universidad Nacional de Australia, actualmente la única instalación en el mundo capaz de detectar cantidades muy pequeñas de hierro-60. Utilizando filtros eléctricos y magnéticos, la máquina separa átomos por masa hasta que sólo quedan unos pocos átomos de hierro-60 de una muestra original que contiene 10 billones de átomos.
“Es como buscar una aguja en un estadio de fútbol con techo de paja, con capacidad para 50.000 personas. La máquina encuentra la aguja en una hora”, explica Annabel Rolfs, de la Universidad de Bonn.
“A través de muchos años de colaboración con colegas internacionales, hemos desarrollado un método altamente sensible que ahora nos permite detectar huellas claras de explosiones cósmicas que ocurrieron hace millones de años en nuestros archivos geológicos”, resume Wallner.
Los investigadores ahora planean estudiar núcleos de hielo aún más antiguos, anteriores a su entrada en la nube interestelar local del sistema solar. AWI participa en Beyond EPCA, el proyecto sobre hielo más antiguo, cuyo objetivo es recuperar muestras del hielo pasado de la Tierra.
