“¿Por qué estamos aquí?” sigue siendo una de las preguntas más duraderas del hombre. Una forma en que los científicos abordan esta idea es rastrear dónde se formaron por primera vez los elementos que nos rodean. Muchos elementos se forman en el interior de las estrellas y en los restos explosivos de las supernovas, que esparcen este material al espacio, pero el origen de varios elementos importantes es difícil de explicar.
El cloro y el potasio entran en esta categoría. Están clasificados como elementos Z impares (que poseen un número impar de protones) y son importantes tanto para la vida como para el desarrollo planetario. Pero los modelos actuales indican que las estrellas deberían producir sólo una décima parte del cloro y potasio que los astrónomos realmente observan en el universo, lo que lleva a un enigma científico de larga data.
XRISM ofrece una nueva forma de estudiar los restos de supernovas
Esta brecha en la comprensión ha llevado a investigadores de la Universidad de Kyoto y la Universidad Meiji a investigar si los restos de supernova podrían contener pistas faltantes. Utilizaron XRISM, abreviatura de X-Ray Imaging and Spectroscope Mission, un satélite de rayos X que será lanzado por JAXA en 2023, para recopilar datos espectroscópicos de rayos X de alta resolución del remanente de supernova Casiopea.
Para lograr esto, el equipo confió en el instrumento Microcalorimeter Resolve de XRISM. El dispositivo proporciona una resolución de energía casi diez veces más nítida que los detectores de rayos X anteriores, lo que permite a los investigadores detectar líneas de emisión débiles asociadas con elementos raros. Después de recopilar datos de Casiopea, compararon las cantidades medidas de cloro y potasio con diferentes modelos teóricos de cómo las supernovas forman el material.
Evidencia de que las supernovas producen material relacionado con la vida
Los resultados mostraron líneas claras de emisión de rayos X tanto de cloro como de potasio mucho más altas de lo esperado en los modelos estándar. Esto marca la primera confirmación observacional de que una sola supernova puede producir suficientes elementos de estos que los astrónomos ven en el cosmos. Los investigadores creen que una fuerte mezcla interna dentro de estrellas masivas, quizás impulsada por una rápida rotación, interacciones binarias o eventos de fusión de capas, podría aumentar en gran medida la producción de estos elementos.
“Cuando analizamos los datos de la solución por primera vez, detectamos elementos que nunca esperé ver antes del lanzamiento. Es una verdadera alegría como investigador hacer un descubrimiento así con un satélite que construimos”, dijo el autor correspondiente Toshiki Sato.
Información sobre cómo dan forma a los componentes básicos de la vida.
Estos hallazgos muestran que los elementos químicos necesarios para la vida se forman en condiciones extremas en lo profundo de las estrellas, que luego se alejan de cualquier cosa que se parezca al entorno en el que se originó la vida. El trabajo también muestra cuán poderosa se ha vuelto la espectroscopía de rayos X de alta precisión para descubrir los procesos que ocurren dentro del interior estelar.
El autor correspondiente, Hiroyuki Uchida, dijo: “Estoy encantado de que hayamos podido comprender, aunque sea ligeramente, lo que está sucediendo dentro de la estrella en explosión”.
El siguiente paso para comprender la evolución estelar
Cassiopeia planea continuar estudiando remanentes de supernova adicionales con XRISM para determinar si los niveles elevados de cloro y potasio encontrados en Cassiopeia A son comunes a estrellas masivas o exclusivos de este remanente en particular. Esto ayudará a revelar si los procesos de mezcla interna identificados aquí son una característica generalizada de la evolución estelar.
“Cómo surgieron la Tierra y la vida es una eterna pregunta que todo el mundo se ha planteado al menos una vez. Nuestro estudio revela sólo una pequeña parte de esa historia más amplia, pero me siento realmente honrado de contribuir a ella”, dijo el autor correspondiente Kai Matsunaga.
