Estrellas de neutrones: ¡la clave para obtener oro y platino en el universo!

Estrellas de neutrones: ¡la clave para obtener oro y platino en el universo!

El 3 de junio de 2025, Tim Dietrich, profesor de Astrofísica Teórica de la Universidad de Potsdam, expresó su deseo de visitar estrellas de neutrones con una nave espacial. Estos objetos extremadamente densos y compactos se forman en las explosiones de supernovas de estrellas masivas y brillan brevemente como una galaxia entera. Su densidad es impresionante: una cucharadita de material de una estrella de neutrones puede pesar hasta mil millones de toneladas. La mayoría de estos fascinantes cuerpos celestes se encuentran en sistemas estelares binarios. Pierden energía hasta que finalmente chocan, liberando cantidades increíbles de energía. La primera colisión observada de estrellas de neutrones tuvo lugar el 17 de agosto de 2017, cuando se detectaron ondas gravitacionales y señales luminosas, lo que marcó un hito en la astronomía moderna. Se trata del evento GW170817, que ocurrió fuera de nuestra Vía Láctea y detectó la señal luminosa de la colisión de una estrella de neutrones en la galaxia NGC 4993.

Durante estas colisiones se crean nuevos elementos, incluidos elementos pesados ​​como el oro y el platino. Estos procesos son complejos y fascinantes; Su objetivo es la producción de rayos gamma como los observados durante la colisión. En la colisión de 2017, los detectores astronómicos, como los detectores LIGO en Hanford, Washington, y Livingston, Luisiana, detectaron una cantidad significativa de ondas gravitacionales. Estos fueron grabados durante un período de alrededor de 100 segundos. La medición se complementó con el detector Virgo, que hizo más precisa la localización de la señal. Sólo 1,7 segundos después, los satélites Gamma-ray Burst Monitor (GBM) a bordo del satélite Fermi detectaron el estallido de rayos gamma que lo acompañaba.

Descubrimientos y teorías sobre las colisiones de estrellas de neutrones.

El descubrimiento de GW170817 marca el comienzo de la astronomía de múltiples mensajeros. Este novedoso método combina diferentes señales para comprender mejor el universo. La medición simultánea de ondas gravitacionales y señales luminosas proporcionó pruebas importantes para la teoría de la relatividad de Einstein. La probabilidad de que la coincidencia de ondas gravitacionales y rayos gamma se produzca por casualidad es de 1 entre 200 millones. El evento confirma la teoría de que las fusiones de estrellas de neutrones son la principal fuente de elementos más pesados, particularmente elementos del proceso r.

Sin embargo, el descubrimiento de las ondas gravitacionales es sólo la punta del iceberg. Una investigación del Instituto Max Planck de Física Gravitacional muestra que los mecanismos detrás de la generación de campos magnéticos en la fusión de estrellas de neutrones pueden explicarse mediante simulaciones por computadora. Estas simulaciones revelan que las estrellas de neutrones, que tienen sólo unos 20 kilómetros de diámetro, son capaces de generar fuertes campos magnéticos. Estos procesos magnetohidrodinámicos muestran que dos mecanismos contribuyen al fortalecimiento del campo magnético: la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz y la inestabilidad rotacional magnética, que actúan como una dinamo.

Unos 60 milisegundos después de la fusión, se expulsa un chorro a través de los polos del magnetar resultante, que es responsable de producir la radiación de kilonova. Estos impresionantes fenómenos muestran que las colisiones de estrellas de neutrones no sólo producen espectaculares ondas gravitacionales y señales luminosas, sino también una variedad de elementos y campos magnéticos, aspectos todos ellos que siguen fascinando a la astrofísica y proporcionando nuevas posibilidades de descubrimiento.

Para el futuro, la idea de viajar con una nave espacial a eventos similares en otras galaxias sigue siendo más que un simple sueño. El concepto de un motor warp, que en teoría podría permitir velocidades más rápidas que la luz, se basa en las fórmulas físicas de la relatividad general. Pero hasta que podamos emprender tales viajes, la colisión entre estrellas de neutrones seguirá siendo un tema fascinante y complejo para la astronomía.