Observan por primera vez la formación de 'tierras raras' tras la fusión de dos estrellas de neutrones

Un estudio con participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía muestra una kilonova como fuente de elementos pesados, incluyendo las preciadas 'tierras raras'. Estos raros fenómenos se caracterizan por la emisión de una intensa y breve ráfaga de rayos gamma, habitualmente con una duración de menos de dos segundos.

¿Qué son las kilonovas?

Son eventos astronómicos extraordinariamente energéticos y explosivos que resultan de la fusión de dos estrellas de neutrones, o de una estrella de neutrones. Puede ser con un agujero negro o con una estrella enana blanca.

Un estudio recientemente publicado en la revista Nature, que ha contado con la colaboración del Instituto de Astrofísica de Andalucía confirma el papel fundamental de las kilonovas en la producción de elementos pesados en el universo, especialmente los conocidos como 'tierras raras' (lantánidos).

Es conocido que las estrellas actúan como fábricas de elementos químicos a partir del hidrógeno y del helio. Sin embargo, la nucleosíntesis estelar solo puede explicar la formación de elementos de la tabla periódica menos pesados que el hierro. Es en fenómenos explosivos y extremadamente energéticos, como las supernovas o kilonovas, donde se generan las condiciones necesarias para la creación de buena parte de los elementos más pesados de la tabla periódica.

“En los primeros días, la evolución de una kilonova se caracteriza esencialmente por la desintegración radiactiva de los elementos más pesados que el hierro, y que han sido sintetizados durante la fusión de los dos objetos compactos que han originado el fenómeno”, explica Yuhan Yang, investigador postdoctoral en el Departamento de Física de la Universidad de Roma Tor Vergata y primer autor del trabajo. “Durante las semanas y meses posteriores, lo esperable es que el comportamiento de la kilonova difiera según la composición tanto del material liberado como del remanente que queda tras la explosión”, añade el investigador.

Sin embargo, salvo excepciones, no es habitual que se pueda observar la evolución de una kilonova más allá de unos pocos días.

A 950 millones de años luz de la Tierra

La kilonova objeto de estudio de la investigación está relacionada con una ráfaga de rayos gamma observada el pasado 7 de marzo de 2023, probablemente originada por el colapso de dos estrellas de neutrones situadas en una lejana galaxia a una distancia de unos 950 millones de años luz de la Tierra. Gracias a diversos observatorios y telescopios de gran sensibilidad, tales como el Telescopio Espacial Hubble o el Telescopio Espacial James Webb, entre otros, los autores han podido realizar un exhaustivo seguimiento del evento en diferentes longitudes de onda. Esto les ha permitido caracterizar la evolución de la kilonova incluso hasta dos meses después de la explosión.

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