Las supernovas no generan los átomos más grandes

Son más brillantes que las estrellas,pero no pueden forjar los elementos más pesados. Esta es la conclusión de un nuevo estudio elaborado a partir del análisis de los vientos de partículas eyectados en estas explosiones.

Tras el Big Bang, los dos únicos elementos que se formaron en abundancia fueron el hidrógeno y el helio. El resto de elementos más pesados se formaron a partir de la fusión de estos dos núcleos pequeños. Las altas presiones y temperaturas presentes en los núcleos de las estrellas ordinarias pueden explicar la formación de algunos de estos elementos más pesados, con un determinado tamaño, pero los elementos más grandes que el hierro, con un núcleo de 26 protones, requieren para su formación otro mecanismo.

Ahí es donde entran en juego las supernovas. Cuando estas estrellas explotan emiten neutrinos a una velocidad cercana a la de la luz, golpeando a los protones y neutrones a medida que avanzan. Esto genera un "viento" en el que los protones y neutrones se fusionan para formar los núcleos de los átomos pequeños. A su vez, estos átomos junto con más neutrones y protones se fusionan para formar elementos de mayor tamaño.

Pero con 28 protones, los protones de los átomos de níquel, no aceptarán más protones debido a que la repulsión mutua de las partículas con carga positiva es demasiado fuerte para vencerla. Entonces, los neutrones, que no sufren este tipo de repulsión, penetran en el núcleo del átomos, donde posteriormente, se transforman en protones una vez dentro, en un proceso conocido como la captura de neutrones o proceso-r.

Se suponía que todos los elementos pesados podrían crearse de esta manera. Ahora Thomas Janka, del Instituto Max Planck para Astrofísica en Garching, Alemania, y sus colegas dicen que la composición hallada en el viento de neutrinos impulsados implica que este proceso no puede funcionar para la mayoría de los elementos.

Janka y su equipo usaron los datos más recientes obtenidos de la energía y las interacciones de protones, neutrones y neutrinos para producir un modelo informático de una supernova más bien pequeña. La capacidad de producir  los elementos grandes depende del número de neutrones que pueden entrar en los núcleos, que a su vez depende del número de neutrones que no se unen a los protones. El modelo de Janka reveló que el viento contiene más protones que neutrones, lo que significa que no hay suficientes neutrones libres para crear elementos mucho más grande que el estaño, que tiene 50 protones.

"Es un callejón final sin salida", dice Janka. "Es la lápida para el r-proceso en este ambiente." En su lugar, Janka sugiere que las explosiones ricas en neutrones que se producen cuando las estrellas se derrumban sobre sí mismas, sí podrían generar los elementos más pesados, incluido el oro, plomo y uranio.

El caso no está cerrado. Kohsuke Sumiyoshi, del Colegio Nacional de Tecnología de Numazu en Japón, argumenta que las supernovas pueden producir explosiones muy diferentes a causa de las diferentes composiciones de los núcleos galácticos, por lo que se produciría una proporción diferente de protones y neutrones dependiendo del caso. Por el contrario, Janka espera que las grandes supernovas se comporten según su modelo.

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Vía: Astrofísica y Física