Detectan una nueva fuente de oro: los agujeros negros

Una investigación conjunta del Centro de Investigación de Iones Pesados, en Alemania, científicos belgas y también japoneses, que se basó en simulaciones computarizadas, demostró que la síntesis de elementos pesados es una característica típica de los denominados discos de acreción de los agujeros negros.

El disco de acreción, que no es algo exclusivo de los agujeros negros, sino común a los objetos cósmicos masivos, es una estructura discoidal compuesta de gas y polvo, que se encuentra girando alrededor del cuerpo celeste central.

El origen del oro y todos los elementos pesados de la Tierra

Según detalla Science Daily, cualquier elemento pesado que exista hoy en el plante Tierra se formó en entornos astrofísicos y condiciones extremas, lo que equivale a decir que se originó dentro de las estrellas, en explosiones estelares o durante colisiones de estrellas de neutrones en algún momento del tiempo.

Los protagonistas de la nueva investigación, publicada en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, explicaron que el objetivo del estudio es comprender en cuál de estos eventos astrofísicos se dan las condiciones adecuadas para la formación de los elementos más pesados, tales como el uranio o el oro.

"Los agujeros negros orbitados por un disco de acreción de materia densa y caliente son candidatos prometedores para la producción de elementos pesados. Este sistema se forma tanto después de la fusión de dos estrellas de neutrones masivas como durante el llamado collapsar, el colapso y la posterior explosión de una estrella en rotación", detallaron los expertos.

Los neutrinos: claves para la formación de elementos pesados

A través del estudio científico, fue posible conocer más a fondo la composición interna de los discos de acreción, especialmente en cuanto a las condiciones que se necesitan para la existencia de un exceso de neutrones.

Que exista un gran número de neutrones es indispensable para las síntesis de elementos pesados, puesto que es el factor determinante para que el proceso de captura de neutrones rápidos, conocido como proceso R, sea posible.

Más precisamente, es clave el desempeño de los neutrinos para que el proceso que origina la síntesis de metales pesados ocurra, puesto que son los que permiten, en última instancia, la conversión entre protones y neutrones.

Oliver Just, coautor del estudio, lo explicó así: "cuanto más masivo es el disco, más a menudo se forman neutrones a partir de protones mediante la captura de electrones bajo emisión de neutrinos, y están disponibles para la síntesis de elementos pesados mediante el proceso R".

Una cuestión de equilibrio

No obstante, sucede que cuando el disco de acreción es demasiado masivo, los neutrones recapturan más neutrinos antes de que puedan escapar del disco, y entonces estos neutrones vuelven a convertirse en protones, dificultando el proceso R.

Según lo publicado, el estudio encontró que "la masa óptima del disco para una producción prolífica de elementos pesados es de aproximadamente 0,01 a 0,1 masas solares", lo que proporciona evidencia de que las fusiones de estrellas de neutrones, que a su vez generan discos de acreción con estos valores de masa, podrían ser el origen de los elementos pesados, al menos en gran medida.