Descubren claves de las explosiones de rayos X en estrellas de neutrones gracias a nuevos datos nucleares
Un equipo de investigación del Instituto de Física Moderna de la Academia China de Ciencias ha logrado un importante avance en la astrofísica nuclear al medir, con una precisión sin precedentes, las masas de dos núcleos atómicos efímeros: el fósforo-26 y el azufre-27. Este logro proporciona información crucial para entender uno de los fenómenos más violentos y enigmáticos del universo: las explosiones de rayos X tipo I que se producen en la superficie de las estrellas de neutrones.
Las estrellas de neutrones, remanentes compactos de supernovas, son laboratorios naturales de física extrema. En su superficie, la materia puede alcanzar densidades y temperaturas inimaginables, donde los procesos nucleares juegan un papel fundamental en la liberación de energía. Entre estos procesos destacan las explosiones de rayos X tipo I, que se producen cuando la materia, principalmente hidrógeno y helio, procedente de una estrella compañera cae sobre la estrella de neutrones y desencadena una rápida cadena de reacciones nucleares.
El estudio, publicado recientemente, se centra en la medición directa de las masas de los núcleos de fósforo-26 y azufre-27, ambos ricos en protones y con vidas extremadamente cortas. Hasta ahora, la falta de datos experimentales precisos sobre estos isótopos había limitado la capacidad de los astrofísicos para modelizar con exactitud la nucleosíntesis y la dinámica de las explosiones de rayos X en estas estrellas.
El reto de capturar la esencia de estos núcleos radica en que su existencia es efímera, con vidas medias de apenas fracciones de segundo. Para realizar las mediciones, el equipo utilizó avanzadas técnicas de espectrometría de masas, empleando instalaciones de vanguardia capaces de producir y detectar estos isótopos antes de que se desintegren. Los resultados han permitido, por primera vez, determinar con gran precisión la masa de estos núcleos, lo que a su vez clarifica la tasa de una reacción nuclear clave durante las explosiones: la captura rápida de protones.
En concreto, la reacción que involucra a estos núcleos es esencial durante la llamada «rp-process» (proceso de captura rápida de protones), un mecanismo fundamental para la síntesis de elementos más pesados a partir del hidrógeno y el helio presentes en la superficie de la estrella de neutrones. Comprender la velocidad exacta de estas reacciones permite afinar los modelos computacionales que simulan las condiciones extremas de las explosiones de rayos X, ayudando a explicar observaciones realizadas por telescopios espaciales.
El avance no solo tiene implicaciones astrofísicas, sino que también ilustra el progreso en la física experimental de núcleos inestables, un campo de gran relevancia para la comprensión del origen de los elementos en el universo. Estas investigaciones se sitúan en la vanguardia de la física nuclear, donde la colaboración internacional y el desarrollo de nuevas tecnologías juegan un papel esencial.
Mientras los grandes actores de la exploración espacial como SpaceX, Blue Origin y la NASA centran la atención mediática con sus lanzamientos de cohetes reutilizables, misiones a la Luna, Marte y más allá, descubrimientos como el realizado por el equipo chino demuestran que la exploración del cosmos no solo se lleva a cabo mediante grandes misiones, sino también descifrando los procesos fundamentales que ocurren en los rincones más extremos del espacio. La comprensión de fenómenos como las explosiones de rayos X tipo I es indispensable para interpretar los datos que recogen misiones espaciales, como el telescopio de rayos X NICER de la NASA, situado en la Estación Espacial Internacional, o las futuras misiones europeas dedicadas a la observación de objetos compactos.
Por su parte, empresas emergentes e históricas como Virgin Galactic, PLD Space o Arianespace siguen impulsando la industria espacial europea y global, con desarrollos en el sector de lanzadores, turismo espacial y tecnologías innovadoras. Sin embargo, estos avances serían mucho menos significativos sin una comprensión profunda de los procesos astrofísicos que dan forma al universo, como los revelados en esta investigación.
Este descubrimiento reafirma la importancia de la ciencia básica y la investigación interdisciplinar en la era de la nueva carrera espacial, en la que tanto las agencias públicas como las compañías privadas buscan desentrañar los secretos del cosmos. El estudio de los núcleos exóticos no solo enriquece nuestro conocimiento del universo extremo, sino que también allana el camino para futuras aplicaciones tecnológicas y científicas, desde la energía nuclear hasta la exploración interestelar.
Así, la medición directa de las masas del fósforo-26 y el azufre-27 representa un hito en la astrofísica nuclear, acercándonos un poco más a comprender los mecanismos que alimentan los fenómenos más energéticos del universo observable.
(Fuente: SpaceDaily)
