Los astrónomos descubren una estrella ‘estándar de oro’ en la Vía Láctea

La estrella HD 222925 es una estrella de novena magnitud ubicada hacia la constelación austral de Tucana. Crédito: STScI Digitalized Sky Survey

En el vecindario solar de la Vía Láctea hay una estrella relativamente brillante, y hasta la fecha los astrónomos han podido identificar la gama más amplia de elementos en una estrella más allá de nuestro sistema solar.

El estudio, dirigido por el astrónomo de la Universidad de Michigan Ian Roederer, identificó 65 elementos en la estrella HD 222925. Cuarenta y dos de los elementos identificados son elementos pesados ​​que se enumeran en la parte inferior de la tabla periódica de elementos.

Identificar estos elementos en una sola estrella ayudará a los astrónomos a comprender lo que se llama el “proceso de captura rápida de neutrones”, o una de las principales formas en que se crearon los elementos pesados ​​del universo. Sus resultados se publican en arXiv y han sido aceptados para su publicación en Suplemento de la revista astrofísica serie.

“Hasta donde yo sé, este es un récord para cualquier objeto más allá de nuestro sistema solar. Y lo que hace que esta estrella sea tan única es que tiene una proporción relativa muy alta de los elementos enumerados en los dos tercios inferiores de la tabla periódica. Incluso detectamos oro”, dijo Roederer. “Estos elementos se crearon mediante el proceso de captura rápida de neutrones. Eso es realmente lo que estamos tratando de estudiar: la física para comprender cómo, dónde y cuándo se crearon estos elementos”.

El proceso, también llamado “proceso r”, comienza con la presencia de elementos más ligeros como el hierro. Entonces, rápidamente, del orden de un segundo, se añaden neutrones a los núcleos de los elementos más ligeros. Esto crea elementos más pesados ​​como el selenio, la plata, el telurio, el platino, el oro y el torio, del tipo que se encuentra en HD 222925, todos los cuales rara vez se detectan en las estrellas, dicen los astrónomos.

“Se necesitan muchos neutrones libres y un conjunto de condiciones de muy alta energía para liberarlos y agregarlos a los núcleos de los átomos”, dijo Roederer. “No hay muchos entornos en los que pueda suceder, dos, tal vez”.

Se ha confirmado uno de esos entornos: fusiones de estrellas de neutrones. Las estrellas de neutrones son los núcleos colapsados ​​de estrellas supergigantes y son los objetos celestes más pequeños y densos que se conocen. Los pares de estrellas de neutrones que chocan causan ondas gravitacionales y en 2017 los astrónomos detectaron por primera vez ondas gravitacionales de estrellas de neutrones fusionadas. Otra forma en que podría ocurrir el proceso r es después de la muerte explosiva de estrellas masivas.

“Es un importante paso adelante: reconocer dónde puede estar ocurriendo el proceso r. Pero es un paso mucho más importante decir: ‘¿Qué hizo realmente este evento? ¿Que paso ahi? “, dijo Roederer. “Aquí es donde entra nuestro estudio”.

Los elementos que Roederer y su equipo identificaron en HD 222925 se produjeron en una supernova masiva o en una fusión de estrellas de neutrones muy temprano en el universo. El material fue expulsado y enviado de regreso al espacio, donde luego se transformó en la estrella Roederer estudia hoy.

Esta estrella se puede usar como un indicador de lo que habría producido uno de estos eventos. Cualquier modelo desarrollado en el futuro que demuestre cómo el proceso r o la naturaleza produce elementos en los dos tercios inferiores de la tabla periódica debe tener la misma firma que HD 222925, dice Roederer.

Crucialmente, los astrónomos usaron un instrumento en el Telescopio Espacial Hubble que puede recolectar espectros ultravioleta. Este instrumento fue esencial para permitir a los astrónomos recolectar luz en la parte ultravioleta del espectro de luz, luz tenue proveniente de una estrella fría como HD 222925.

Los astrónomos también utilizaron uno de los Telescopios Magellan, un consorcio del cual UM es socio, en el Observatorio Las Campanas en Chile para recolectar luz de HD 222925 en la parte óptica del espectro de luz.

Estos espectros codifican la “huella digital química” de los elementos en las estrellas, y la lectura de estos espectros permite a los astrónomos no solo identificar los elementos contenidos en la estrella, sino también la cantidad de un elemento contenido en la estrella. .

Anna Frebel es coautora del estudio y profesora de física en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Ella ayudó con la interpretación general del patrón de abundancia de elementos de HD 222925 y cómo informa nuestra comprensión del origen de los elementos en el cosmos.

“Ahora conocemos la salida detallada elemento por elemento de un evento de proceso r que ocurrió temprano en el universo”, dijo Frebel. “Cualquier modelo que intente comprender lo que está sucediendo con el proceso r debe poder reproducirlo”.

Muchos de los coautores del estudio son parte de un grupo llamado R-Process Alliance, un grupo de astrofísicos dedicados a resolver grandes preguntas sobre el proceso r. Este proyecto marca uno de los principales objetivos del equipo: identificar qué elementos, y en qué cantidades, se han producido en el proceso r con un nivel de detalle sin precedentes.


Primera identificación de un elemento pesado nacido de una colisión de estrellas de neutrones


Más información:
Ian U. Roederer et al, The R-Process Alliance: una plantilla de abundancia de R-Process casi completa derivada de la espectroscopia ultravioleta de R-Process-Enhanced Metal-Poor Star HD 222925. arXiv:2205.03426v1 [astro-ph.SR]arxiv.org/abs/2205.03426

Proporcionado por la Universidad de Michigan

Cita: Los astrónomos encuentran la estrella ‘estándar de oro’ en la Vía Láctea (11 de mayo de 2022) recuperado el 11 de mayo de 2022 de https://phys.org/news/2022-05-astronomers-gold-standard-star-milky.html

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