¿Cómo se producen los elementos químicos en nuestro Universo? ¿De dónde proceden los elementos pesados como el oro y el uranio? Utilizando simulaciones por computadora, un equipo de investigación del GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung en Darmstadt, en colaboración con colegas de Bélgica y Japón, muestra que la síntesis de elementos pesados es típica de algunos agujeros negros con acumulaciones de materia en órbita, llamados discos de acreción. La abundancia predicha de elementos formados proporciona información sobre los elementos pesados que deben investigarse en los laboratorios del futuro, como la Instalación de Investigación de Antiprotones e Iones (FAIR), actualmente en construcción, para descubrir el origen de los elementos pesados. Los resultados se publican en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
Todos los elementos pesados de la Tierra se formaron hoy en condiciones extremas en entornos astrofísicos: dentro de las estrellas, en explosiones estelares y en la colisión de estrellas de neutrones. Los investigadores están intrigados por la pregunta en cuál de estos eventos astrofísicos existen las condiciones adecuadas para la formación de los elementos más pesados, como el oro o el uranio. El primer avistamiento espectacular de <span aria-describedby="tt" class="glossaryLink" data-cmtooltip="
«>ondas gravitacionales y radiación electromagnética de un <span aria-describedby="tt" class="glossaryLink" data-cmtooltip="
«>estrella neutró La fusión en 2017 sugirió que se pueden producir y liberar muchos elementos pesados en estas colisiones cósmicas. Sin embargo, queda abierta la pregunta de cuándo y por qué se expulsa el material y si puede haber otros escenarios en los que se puedan producir elementos pesados.
Los agujeros negros como productores de oro: Los candidatos prometedores para la producción de elementos pesados son los agujeros negros que orbitan alrededor de un disco de acreción de materia densa y caliente. Dicho sistema se forma tanto después de la fusión de dos estrellas de neutrones masivas como durante el llamado colapso, el colapso y la posterior explosión de una estrella en rotación. La composición interna de tales discos de acreción no se ha entendido bien hasta ahora, en particular en lo que respecta a las condiciones en las que se forma un exceso de neutrones. Un alto número de neutrones es una condición básica para la síntesis de elementos pesados, ya que permite el rápido proceso de captura de neutrones o proceso r. Los neutrinos prácticamente sin masa juegan un papel clave en este proceso, ya que permiten la conversión entre protones y neutrones.
| Concepto | Descripción |
|---|---|
| Elementos pesados | Los elementos más allá del hierro en la tabla periódica, como el oro y el uranio. |
| Discos de acreción | Acumulaciones de materia que orbitan agujeros negros, permitiendo la formación de elementos pesados. |
En conclusión, la producción de elementos pesados como el oro es un fenómeno fascinante y complejo, que se remonta a eventos astrofísicos extremos. A medida que avanzan las investigaciones y se construyen laboratorios especializados como FAIR, se espera que se obtenga más información sobre el origen y la naturaleza de estos elementos que son tan fundamentales para la química y la vida en nuestro planeta.
