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De dónde sale el litio de la galaxia

De dónde sale el litio de la galaxia

El litio es uno de los elementos más interesantes, y los científicos han estudiado su origen en el espacio que nos rodea.

Un equipo de investigadores dirigido por el astrofísico Sumner Starrfield de la Universidad Estatal de Arizona (ASU), ha combinado la teoría con observaciones y estudios de laboratorio y ha determinado que una clase de explosiones estelares, llamadas novas clásicas, son responsables de la mayor parte del litio en nuestra galaxia y sistema solar. Los resultados de su estudio se han publicado recientemente en la revista Astrophysical Journal de la Sociedad Astronómica Americana.

«Dada la importancia del litio para usos comunes como el vidrio y la cerámica resistentes al calor, las baterías de litio y las baterías de iones de litio, y estando presente en productos químicos que alteran el estado de ánimo, es bueno saber de dónde viene este elemento», señala Starrfield, Profesor de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la ASU y miembro de la Sociedad Astronómica Americana. «Como es importante mejorar nuestra comprensión de las fuentes de los elementos de los que están hechos nuestros cuerpos y el sistema solar».

El equipo ha determinado que una fracción de estas novas clásicas evolucionará hasta explotar como supernovas de tipo Ia. Estas estrellas que explotan se vuelven más brillantes que una galaxia y pueden ser descubiertas a grandes distancias en el universo.

Como tales, están siendo utilizadas para estudiar la evolución del universo y fueron las supernovas utilizadas a mediados de los años 90 para descubrir la Energía Oscura, que está causando que la expansión del universo se acelere. También producen gran parte del hierro de la galaxia y del sistema solar, un importante componente de nuestros glóbulos rojos, que transportan el oxígeno por todo el cuerpo.

La formación del universo, comúnmente conocida como el «Big Bang«, creó principalmente los elementos hidrógeno, helio y un poco de litio. Todos los demás elementos químicos, incluyendo la mayor parte del litio restante, se formaron en las estrellas.

La interpretación artística de la explosión de una nova recurrente, RS Ophiuchi. Esta es una estrella binaria en la constelación de Ofiuco, a aproximadamente 5.000 años luz de distancia. Explota aproximadamente cada 20 años cuando el gas que fluye de la gran estrella que cae sobre la enana blanca alcanza temperaturas superiores a los diez millones de grados. (Foto: David A. Hardy)

Las novas clásicas son una clase de estrellas que consisten en una enana blanca (un remanente estelar con la masa del Sol pero del tamaño de la Tierra) y una estrella más grande en órbita cercana alrededor de la enana blanca.

El gas de la estrella mayor cae sobre la enana blanca y cuando se ha acumulado suficiente gas en ella, se produce una explosión o nova. Hay alrededor de 50 explosiones por año en nuestra galaxia y las más brillantes en el cielo nocturno son observadas por los astrónomos de todo el mundo.

Los autores del presente estudio utilizaron varios métodos para determinar la cantidad de litio producida en una explosión de tipo nova. Combinaron las predicciones informáticas sobre cómo se crea el litio por la explosión, cómo se eyecta el gas y cuál debería ser su composición química total, junto con observaciones telescópicas del gas eyectado, para medir realmente la composición.

Starrfield utilizó su programa de computadora para simular las explosiones y trabajó con el coautor Charles E. Woodward de la Universidad de Minnesota y con el coautor Mark Wagner del Observatorio del Gran Telescopio Binocular en Tucson y de la Ohio State para obtener datos sobre las explosiones nova usando telescopios terrestres, telescopios en órbita y el observatorio de la NASA llamado SOFIA, a bordo de un Boeing 747.

Los coautores y astrofísicos nucleares Christian Iliadis de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y W. Raphael Hix del Laboratorio Nacional de Oak Ridge y la Universidad de Tennessee, Knoxville, proporcionaron información sobre las reacciones nucleares dentro de las estrellas que eran esenciales para resolver las ecuaciones diferenciales necesarias para este estudio.

«Nuestra capacidad para modelar de dónde obtienen su energía las estrellas depende de la comprensión de la fusión nuclear en la que los núcleos ligeros se fusionan con núcleos más pesados y liberan energía», dice Starrfield. «Necesitábamos saber bajo qué condiciones estelares podemos esperar que los núcleos interactúen y cuáles son los productos de su interacción».

La coautora y cosmoquímica de isótopos Maitrayee Bose de la Escuela de Exploración Espacial y Terrestre de ASU analiza los meteoritos y las partículas de polvo interplanetario que contienen diminutas rocas que se formaron en diferentes tipos de estrellas.

«Nuestros estudios pasados han indicado que una pequeña fracción del polvo estelar de los meteoritos se formó en novas», dice Bose. «Así que la valiosa aportación de ese trabajo fue que los estallidos nova contribuyeron en la constitución de la nube molecular que formó nuestro sistema solar». Bose afirma además que su investigación predice composiciones muy específicas de granos de polvo de estrellas que se forman en estallidos de novas y que han permanecido sin cambios desde que se formaron.

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