Científicos encuentran que las llamaradas de estrellas magnetizadas pueden forjar el oro y el platino de los planetas
Una estrella de tipo magnetar generó una potente explosión de radiación solo duró unos segundos, pero liberó más energía que la que el Sol libera en un millón de años, siendo el origen de minerales pesados como el oro y platino.
Los astrónomos han descubierto un lugar de nacimiento previamente desconocido para algunos de los elementos más raros del universo: una llamarada gigante desatada por una estrella supermagnetizada. Los astrónomos calcularon que estas llamaradas podrían ser responsables de la formación de hasta el 10% del oro, el platino y otros elementos pesados de nuestra galaxia.
El descubrimiento también resuelve un misterio de décadas de duración relacionado con un destello brillante de luz y partículas detectado por un telescopio espacial en diciembre de 2004. La luz provenía de un magnetar (un tipo de estrella envuelta en campos magnéticos billones de veces más fuertes que el de la Tierra) que había desatado una llamarada gigante.
Si bien el origen de la llamarada se identificó rápidamente, una segunda señal, más pequeña, proveniente de la estrella, que alcanzó su punto máximo 10 minutos después, desconcertó a los científicos de la época. Durante 20 años, esa señal permaneció sin explicación.
Ahora, un nuevo descubrimiento de astrónomos del Centro de Astrofísica Computacional (CCA) del Instituto Flatiron en la ciudad de Nueva York ha revelado que la inexplicable señal más pequeña marcó el inusual nacimiento de elementos pesados como el oro y el platino. Además de confirmar otra fuente de estos elementos, los astrónomos estimaron que la llamarada de 2004 por sí sola produjo el equivalente a un tercio de la masa terrestre en metales pesados. Informan de su descubrimiento en un artículo publicado el 29 de abril en The Astrophysical Journal Letters.
"Esta es realmente la segunda vez que vemos evidencia directa de dónde se forman estos elementos", la primera fue mediante fusiones de estrellas de neutrones, afirma el coautor del estudio, Brian Metzger, científico investigador principal del CCA y profesor de la Universidad de Columbia. "Es un avance sustancial en nuestra comprensión de la producción de elementos pesados".
Generación de minerales pesados como el oro y platino
La mayoría de los elementos que conocemos y apreciamos hoy no siempre existieron. El hidrógeno, el helio y una pizca de litio se formaron en el Big Bang, pero casi todo lo demás fue creado por estrellas durante su vida o durante su muerte violenta. Si bien los científicos comprenden a la perfección dónde y cómo se forman los elementos más ligeros, los lugares de producción de muchos de los elementos más pesados, ricos en neutrones (aquellos más pesados que el hierro), siguen sin estar claros.
Estos elementos, que incluyen el uranio y el estroncio, se producen en un conjunto de reacciones nucleares conocido como proceso de captura rápida de neutrones, o proceso-r. Este proceso requiere un exceso de neutrones libres, algo que solo se encuentra en entornos extremos. Por lo tanto, los astrónomos esperaban que los entornos extremos creados por supernovas o fusiones de estrellas de neutrones fueran los lugares con mayor potencial para el proceso-r.
No fue hasta 2017 que los astrónomos pudieron confirmar la existencia de un proceso r al observar la colisión de dos estrellas de neutrones. Estas estrellas son los restos colapsados de antiguos gigantes estelares y están compuestas por una masa de neutrones tan densa que una sola cucharada pesaría más de mil millones de toneladas. Las observaciones de 2017 demostraron que la colisión cataclísmica de dos de estas estrellas crea el entorno rico en neutrones necesario para la formación de elementos del proceso-r.
Sin embargo, los astrónomos se dieron cuenta de que estas raras colisiones por sí solas no pueden explicar todos los elementos producidos por el proceso-r que observamos hoy. Algunos sospecharon que los magnetares, que son estrellas de neutrones altamente magnetizadas, también podrían ser una fuente.
Metzger y sus colegas calcularon en 2024 que las erupciones gigantes podrían expulsar material de la corteza de un magnetar al espacio, donde podrían formarse elementos del proceso-r.
"Es increíble pensar que algunos de los elementos pesados que nos rodean, como los metales preciosos de nuestros teléfonos y computadoras, se producen en estos entornos extremos y descabellados", afirma Anirudh Patel, doctorando en la Universidad de Columbia y autor principal del nuevo estudio.
Los cálculos del grupo muestran que estas erupciones gigantes crean núcleos radiactivos pesados e inestables, que se desintegran en elementos estables como el oro. Al desintegrarse, los elementos radiactivos emiten un resplandor, además de generar nuevos elementos.
El grupo también calculó en 2024 que el resplandor de las desintegraciones radiactivas sería visible como una explosión de rayos gamma, una forma de luz altamente energizada. Al discutir sus hallazgos con astrónomos observacionales de rayos gamma, el grupo descubrió que, de hecho, una señal de este tipo se había observado décadas antes y nunca se había explicado. Dado que existe poca coincidencia entre el estudio de la actividad de los magnetares y la ciencia de la síntesis de elementos pesados, nadie había propuesto previamente la producción de elementos como causa de la señal.
"El evento había quedado prácticamente olvidado con el paso de los años", dice Metzger. "Pero pronto nos dimos cuenta de que nuestro modelo era perfecto para ello".
En el nuevo artículo, los astrónomos utilizaron las observaciones del evento de 2004 para estimar que la llamarada produjo 2 billones de kilogramos de elementos pesados (aproximadamente equivalente a la masa de Marte). A partir de esto, estiman que entre el 1 % y el 10 % de todos los elementos del proceso-r en nuestra galaxia actual se crearon en estas llamaradas gigantes. El resto podría provenir de fusiones de estrellas de neutrones, pero con solo una llamarada gigante de magnetares y una fusión documentadas, es difícil conocer los porcentajes exactos, o incluso si esa es la historia completa.
"No podemos descartar que existan terceros o cuartos sitios que aún no hemos detectado", afirma Metzger.
Referencia
Anirudh Patel et al, Direct Evidence for r-process Nucleosynthesis in Delayed MeV Emission from the SGR 1806–20 Magnetar Giant Flare, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adc9b0