{"id":286224,"date":"2019-06-26T15:14:11","date_gmt":"2019-06-26T18:14:11","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=286224"},"modified":"2019-06-28T17:52:00","modified_gmt":"2019-06-28T20:52:00","slug":"la-fuente-de-oro-y-la-regla-del-universo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-fuente-de-oro-y-la-regla-del-universo\/","title":{"rendered":"La fuente de oro y la regla del universo"},"content":{"rendered":"

La colisi\u00f3n de estrellas de neutrones registrada el 17 de agosto concluy\u00f3 con una explosi\u00f3n denominada kilonova. El evento arroj\u00f3 al espacio una cantidad colosal de materia incandescente que brill\u00f3 durante d\u00edas. Ciertos cambios en el brillo y la tonalidad de la kilonova aportaron las evidencias m\u00e1s firmes de que la materia y la energ\u00eda liberadas en los choques de estrellas de neutrones producen buena parte de los elementos qu\u00edmicos m\u00e1s pesados del universo. No se conoce con certeza cu\u00e1les fueron los elementos generados ni qu\u00e9 cantidad de ellos se formaron durante la explosi\u00f3n, pero es casi seguro que hubo una gran producci\u00f3n de uranio, oro y otros metales raros, tales como el platino.<\/p>\n

\u201cEl estudio de la radiaci\u00f3n emitida por la macronova har\u00e1 posible hacerse una idea de cu\u00e1les elementos se sintetizaron\u201d, comenta el f\u00edsico nuclear Valdir Guimar\u00e3es, docente del Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IF-USP). Guimar\u00e3es no particip\u00f3 en las observaciones, pero estuvo atento a la publicaci\u00f3n de los resultados. \u201cAlgunos trabajos sugieren que ese evento habr\u00eda producido una cantidad de oro igual a la masa de la Tierra\u201d. Adem\u00e1s de oro y platino, se estima que se habr\u00edan formado otros 60 elementos que figuran en la tabla peri\u00f3dica y, sumados, corresponden a menos del 1% de la materia visible de todo el universo.<\/p>\n

\u201cEse evento aport\u00f3 un indicio muy fuerte que apunta que una parte muy importante de los elementos qu\u00edmicos pesados presentes en la naturaleza se producen en las explosiones del tipo de la kilonova\u201d, comenta el astrof\u00edsico brasile\u00f1o Vinicius Placco, docente de la Universidad de Notre Dame, en Estados Unidos. Placco estudia la abundancia de elementos qu\u00edmicos en estrellas pobres en metales de la V\u00eda L\u00e1ctea y compara esos modelos con predicciones te\u00f3ricas para un fen\u00f3meno m\u00e1s energ\u00e9tico denominado supernova, el colapso explosivo de estrellas cuya masa es decenas de veces superior a la del Sol, y que tambi\u00e9n produce elementos pesados. Junto a otros brasile\u00f1os, el cient\u00edfico integr\u00f3 el grupo que observ\u00f3 la kilonova de agosto con el telescopio T 80 Sul, instalado en Chile<\/a>. Y explica por qu\u00e9 a\u00fan no es posible conocer todo lo que se produjo durante ese evento. \u201cComo el brillo en el rango de la luz visible se reduce 360 veces en 10 d\u00edas, resulta dif\u00edcil realizar mediciones minuciosas de la abundancia de elementos qu\u00edmicos que se formaron\u201d, comenta. \u201cHabr\u00e1 que estudiar otros eventos similares para poder efectuar estimaciones\u201d.<\/p>\n

Lea:<\/strong>
\n\u2022 Cataclismo c\u00f3smico<\/a>
\n\u2022 En busca de la luz de las estrellas de neutrones<\/a>
\n\u2022 Marcelle Soares-Santos: Cazadora de colisiones<\/a><\/div>\n

Como 21.500 Tierras<\/strong>
\nLa kilonova del 17 de agosto no fue la primera que se descubri\u00f3. En 2013, el equipo cient\u00edfico del astrof\u00edsico Nial Tanvir, de la Universidad de Leicester, en el Reino Unido, hab\u00eda registrado otra con los telescopios espaciales Swift y Hubble. Pero el brillo era d\u00e9bil y no hab\u00eda informaci\u00f3n al respecto de la causa de la explosi\u00f3n, si ese choque hab\u00eda sido de dos estrellas de neutrones o de una estrella de neutrones con un agujero negro. En tanto, el evento registrado en agosto es uno de los mejor documentados por la astronom\u00eda en los \u00faltimos a\u00f1os. Su estela luminosa qued\u00f3 registrada en todas las bandas del espectro electromagn\u00e9tico y el an\u00e1lisis de las ondas gravitacionales que emiti\u00f3 durante la fusi\u00f3n final de ambas estrellas permiti\u00f3 saber que una de ellas ten\u00eda una masa un 30% y la otra, un 60% superior a la del Sol.<\/p>\n

El anuncio de la detecci\u00f3n de la kilonova se produjo el 16 de octubre y en los d\u00edas subsiguientes una andanada de art\u00edculos cient\u00edficos describi\u00f3 el fen\u00f3meno. Luego de dos semanas, cient\u00edficos de cuatro universidades estadounidenses apuntalaron la primera s\u00edntesis de las observaciones de la kilonova y la dejaron a disposici\u00f3n para su consulta en los ArXiv, un repositorio de art\u00edculos cient\u00edficos. Mediciones efectuadas por 38 telescopios durante el lapso de un mes sugieren que la colisi\u00f3n de las estrellas lanz\u00f3 al espacio una nube de materia correspondiente a la masa de 21.500 planetas del tama\u00f1o de la Tierra.<\/p>\n

La energ\u00eda liberada en la explosi\u00f3n produjo toda una gama de elementos qu\u00edmicos pesados<\/p><\/blockquote>\n

Como consecuencia de esa explosi\u00f3n, naci\u00f3 un agujero negro, un objeto oscuro y extremadamente denso, del cual ni la luz escapa. La energ\u00eda liberada por la colisi\u00f3n produjo en menos de un segundo toda una gama de elementos qu\u00edmicos pesados al presionar a las part\u00edculas sin carga el\u00e9ctrica (neutrones) liberadas por las estrellas contra los n\u00facleos de elementos qu\u00edmicos m\u00e1s livianos lanzados al espacio durante la explosi\u00f3n. Ese mecanismo, la captura de neutrones r\u00e1pidos o proceso R produce elementos tan pesados como el uranio, por ejemplo, que posee en su n\u00facleo 92 protones (part\u00edculas con carga el\u00e9ctrica positiva) y 146 neutrones. Pueden surgir elementos qu\u00edmicos m\u00e1s pesados, pero son inestables y se desintegran r\u00e1pidamente, liberando otras part\u00edculas y energ\u00eda bajo la forma de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica, especialmente rayos gama, una luz invisible para el ojo humano.<\/p>\n

La energ\u00eda emitida por la conversi\u00f3n de elementos pesados e inestables en otros m\u00e1s livianos y estables provoca cambios en el color de la kilonova. En los primeros d\u00edas, los telescopios captaron una luz azulada, producida por una nube de materia cuya masa sumaba la de 5.300 Tierras, con abundancia de elementos m\u00e1s livianos que el lantano (57 protones y 139 neutrones), alej\u00e1ndose del punto de colisi\u00f3n a 81 mil kil\u00f3metros por segundo, seg\u00fan refiere el art\u00edculo remitido para su publicaci\u00f3n a la revista Astrophysical Journal Letter<\/em>. A medida que ese material se expand\u00eda y se enfriaba, la regi\u00f3n central de la kilonova adquiri\u00f3 en primera instancia una tonalidad p\u00farpura y luego, rojiza. \u201cEl cambio de tonalidad ocurre como consecuencia del decaimiento radiactivo de los elementos qu\u00edmicos m\u00e1s pesados, con mayor masa que el lantano, concentrados en una zona de la nube de materia que se desplazaba con mayor lentitud\u201d, explica Placco.<\/p>\n

Se estima que la colisi\u00f3n de estrellas de neutrones es algo raro en el universo, y sobrevendr\u00eda una cada mill\u00f3n de a\u00f1os en nuestra galaxia. Sin embargo, los astrof\u00edsicos contemplan que con el aumento de la sensibilidad de los observatorios Ligo y Virgo, la detecci\u00f3n de esa clase de eventos se torne m\u00e1s frecuente. \u00c9sta es una perspectiva alentadora para los astrof\u00edsicos y los cosm\u00f3logos. Sucede que la observaci\u00f3n conjunta de las ondas gravitacionales y la que produce la colisi\u00f3n de estrellas de neutrones podr\u00eda ayudar a zanjar una controversia de la cosmolog\u00eda: el conocimiento del valor de la constante de Hubble, una cifra que indica la tasa de expansi\u00f3n del universo y, consecuentemente, su edad y su composici\u00f3n.<\/p>\n

Cuanto m\u00e1s lejos, m\u00e1s r\u00e1pido<\/strong>
\nA partir de las mediciones efectuadas por el astr\u00f3nomo estadounidense Edwin Hubble, que en 1929 confirmaron que el universo se expand\u00eda, varios grupos de investigaci\u00f3n intentan calcular con precisi\u00f3n a qu\u00e9 ritmo lo hace, algo que aumenta con la distancia. El propio Hubble habr\u00eda calculado que la velocidad con la que se apartan los objetos celestes unos de otros aumentaba 500 kil\u00f3metros por segundo con cada megap\u00e1rsec (3,26 millones de a\u00f1os luz). Hoy en d\u00eda se sabe que esa cifra, medida seg\u00fan m\u00e9todos diferentes, es bastante menor.<\/p>\n

Uno de los m\u00e9todos consiste en calcular las distancias a partir de la luminosidad de las cefeidas, ciertas estrellas que pulsan con regularidad y su brillo es muy conocido. Con esta t\u00e9cnica, se obtiene para la constante un valor de 73 kil\u00f3metros por segundo por megap\u00e1rsec. Pero surgen problemas. \u201cLa t\u00e9cnica de las cefeidas exige la calibraci\u00f3n del brillo de esas estrellas\u201d, explica el astrof\u00edsico Luis Raul Abramo, docente del IF-USP. \u201cDicha calibraci\u00f3n es emp\u00edrica, pese a que los modelos del interior de esas estrellas sean bastante sofisticados\u201d.
\n\"\"<\/a><\/p>\n

La otra forma de calcular el valor de la constante es utilizando las mediciones de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo efectuadas por los sat\u00e9lites terrestres en \u00f3rbita, una forma de luz invisible (en el rango de las microondas) que atraves\u00f3 el universo 380 mil a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang. En aquella \u00e9poca, cuando el Cosmos era m\u00e1s denso, esa luz se hallaba distribuida seg\u00fan cierto modelo. Al conocer c\u00f3mo variaron la densidad y la geometr\u00eda de ese modelo, los f\u00edsicos calculan la constante de Hubble y arriban a un resultado de 67 kil\u00f3metros por segundo por megap\u00e1rsec. Esta forma tambi\u00e9n es indirecta y puede generar variaciones, ya que depende del modelo empleado para explicar el universo, y lo m\u00e1s aceptado es que el mismo sea plano, conformado por materia com\u00fan, materia oscura y energ\u00eda oscura, y que se encuentre en expansi\u00f3n acelerada.<\/p>\n

La diferencia entre los dos valores para la constante de Hubble es peque\u00f1a (un 10%), pero incomoda a los cosm\u00f3logos. \u201cO las mediciones efectuadas con las cefeidas deben corregirse, o bien existen problemas con el modelo cosmol\u00f3gico m\u00e1s aceptado, algo que tendr\u00eda consecuencias te\u00f3ricas importantes para la cosmolog\u00eda\u201d, sostiene el astrof\u00edsico Jailson Alcaniz, del Observatorio Nacional, en R\u00edo de Janeiro.<\/p>\n

Se espera que esa pol\u00e9mica se resuelva con nuevas mediciones de distancias por medio de las ondas gravitacionales emitidas en las colisiones de estrellas de neutrones. La medici\u00f3n tomada en agosto apunt\u00f3 un valor intermedio para la constante: 70 kil\u00f3metros por segundo por megap\u00e1rsec, seg\u00fan se consigna en un art\u00edculo publicado en la revista Nature<\/em>. La imprecisi\u00f3n, en este caso, a\u00fan es grande. \u201cLas ondas gravitacionales permiten realizar una medici\u00f3n m\u00e1s directa de esas grandes distancias, que, en el caso de las estrellas de neutrones, pueden asociarse al an\u00e1lisis de la luz para verificar la velocidad de alejamiento\u201d, comenta Abramo. \u201cEn mi opini\u00f3n, este dilema ser\u00e1 resuelto a partir de nuevas observaciones de ondas gravitacionales\u201d.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/strong>
\nASHLEY VILLAR, V. et al<\/em>. The complete ultraviolet, optical, and near-infrared light curves of the kilonova associated with the binary neutron star merger GW170817: Homogenized data set, analytic models, and physical implications<\/a>. ArXiv<\/strong>. Online<\/em>. 31 oct. 2017 (remitido para su publicaci\u00f3n a la revista The Astrophysical Journal Letters<\/em>).
\nTHE LIGO SCIENTIFIC COLLABORATION AND THE VIRGO COLLA\u00adBORATION. et al.<\/em> A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant<\/a>. Nature<\/strong>. v. 551, p. 85-8. 2 nov. 2017. Online<\/em>. 16 oct. 2017.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El choque de astros produce elementos qu\u00edmicos pesados y permite medir la tasa de expansi\u00f3n del cosmos","protected":false},"author":16,"featured_media":286229,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[179],"tags":[274,304],"coauthors":[105],"class_list":["post-286224","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tapa","tag-astronomia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/286224","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=286224"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/286224\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":293560,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/286224\/revisions\/293560"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/286229"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=286224"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=286224"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=286224"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=286224"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}