Elementos más pesados que el uranio que se formaron sin supernovas

La fisión nuclear, nunca antes observada en estrellas, apunta a elementos superpesados que se formaron sin necesidad de supernovas

Investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos, dirigidos por el físico teórico Matthew Mumpower, han identificado una posible firma de fisión en datos de elementos que residen en estrellas muy antiguas, sugiriendo que la naturaleza probablemente produce núcleos superpesados más allá de los elementos más pesados conocidos en la tabla periódica.

El estudio revela una correlación entre metales ligeros de precisión como la plata y núcleos de tierras raras como el europio. Esta correlación positiva sugiere que un proceso consistente opera durante la formación de elementos pesados. El equipo encontró que la fisión es la única explicación plausible que reproduce esta tendencia, marcando la primera evidencia de fisión operando en el cosmos y confirmando una teoría propuesta hace varios años.

La investigación también indica que podrían existir elementos con una masa atómica (número de protones más neutrones) de 260, más pesados que los situados en el extremo superior de la tabla periódica. Mumpower desarrolló los modelos de fisión utilizados para predecir y guiar los hallazgos observacionales, que fueron liderados por Ian Roederer de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.

Los elementos pesados no solo salen de las supernovas

Los astrofísicos han creído durante mucho tiempo que los elementos pesados más allá del hierro se formaron en explosiones estelares como supernovas o en la fusión de dos estrellas de neutrones. A través del proceso de captura rápida de neutrones, denominado proceso r, los núcleos atómicos capturan neutrones para formar elementos más pesados. Se ha mantenido el misterio de si algunos de estos elementos crecen demasiado pesados para mantenerse unidos y se dividen, o sufren fisión, formando dos átomos de elementos más ligeros pero aún pesados, y liberando energía considerable.

El análisis liderado por Roederer examinó datos observacionales de 42 estrellas y encontró precisamente la correlación predicha, proporcionando una clara firma de la fisión en la creación de estos elementos. Esta correlación es muy robusta en estrellas mejoradas por el proceso r, mostrando que cada vez que la naturaleza produce un átomo de plata, también produce núcleos de tierras raras más pesados en proporción.

Los modelos de fisión desarrollados en Los Álamos son esenciales para interpretar experimentos y completar datos cuando las mediciones son escasas. Estos modelos, que se utilizan tanto en investigación de armas nucleares como en reactores, han demostrado un rendimiento excepcional al compararlos con datos medidos, otorgando credibilidad a sus extrapolaciones.

El estudio fue financiado por el programa de Investigación y Desarrollo Dirigido por el Laboratorio en el Laboratorio Nacional de Los Álamos y publicado en la revista Science .

REFERENCIA

Element abundance patterns in stars indicate fission of nuclei heavier than uranium. Science.