Nuestro mundo está lleno de sustancias químicas que no deberían existir.
Los elementos más ligeros, como el carbono, el oxígeno y el helio, existen debido a las intensas energías de fusión que aplastan los protones dentro de las estrellas. Pero los elementos de cobalto a níquel a cobre, hasta a través de yodo y xenón, e incluyendo uranio y plutonio, son demasiado pesados para ser producidos por la fusión estelar. Incluso el núcleo del sol más grande y brillante no está lo suficientemente caliente y presurizado para hacer que cualquier cosa sea más pesada que el hierro.
Y sin embargo, esos químicos son abundantes en el universo. Algo los está generando.
La historia clásica dice que las supernovas, las explosiones que destrozan algunas estrellas al final de sus vidas, son las culpables. Esas explosiones deben alcanzar brevemente las energías lo suficientemente intensas como para crear los elementos más pesados. La teoría dominante de cómo sucede esto es la turbulencia.
Supernovas creando elementos en el universo
A medida que la supernova arroja material al universo, la teoría dice que las ondas de turbulencia atraviesan sus vientos, comprimiendo brevemente el material estelar volador con la fuerza suficiente para golpear átomos de hierro incluso resistentes a la fusión en otros átomos y formar elementos más pesados.
Pero un nuevo modelo de dinámica de fluidos sugiere que todo esto está mal.
Snezhana Abarzhi, científico de materiales de la Universidad de Australia Occidental en Perth y autor principal del artículo, dijo en un comunicado:
«Para iniciar este proceso necesitamos tener algún tipo de exceso de energía. La gente ha creído durante muchos años que este tipo de exceso podría ser creado por procesos violentos y rápidos, que en esencia podrían ser procesos turbulentos».
Algo más podría estar ocurriendo
Pero Abarzhi y sus coautores desarrollaron un modelo de los fluidos en una supernova que sugiere algo más, algo más pequeño, podría estar ocurriendo. Presentaron sus hallazgos a principios de este mes en Boston, en la reunión de marzo de la American Physical Society, y también publicaron sus hallazgos el 26 de noviembre de 2018 en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
En una supernova, el material estelar salta del núcleo de la estrella a gran velocidad. Pero todo ese material fluye hacia afuera aproximadamente a la misma velocidad. Entonces, en relación con las demás, las moléculas en esta corriente de material estelar no se mueven tan rápido. Si bien pueden haber ondulaciones o remolinos ocasionales, no hay suficiente turbulencia para crear moléculas más allá del hierro en la tabla periódica.
En cambio, Abarzhi y su equipo encontraron que la fusión probablemente se realice en puntos aislados dentro de la supernova.
Explosión no simétrica
Cuando explota una estrella, explicó, la explosión no es perfectamente simétrica. La estrella en sí tiene irregularidades de densidad en el momento antes de una explosión, y las fuerzas que la destruyen son también un poco irregulares.
Esas irregularidades producen regiones ultradensas y ultra altas dentro del fluido ya caliente de la estrella en explosión. En lugar de ondas violentas que sacuden toda la masa, las presiones y energías de la supernova se concentran especialmente en pequeñas partes de la masa en explosión. Estas regiones se convierten en fábricas químicas breves más poderosas que cualquier otra que exista en una estrella típica.
Y eso, sugieren Abarzhi y su equipo, es de donde provienen todos los elementos pesados del universo.
La gran advertencia aquí es que este es un resultado único y un solo documento. Para llegar allí, los investigadores se basaron en el trabajo con lápiz y papel, así como en modelos de computadora, dijo Abarzhi. Para confirmar o refutar estos resultados, los astrónomos deberán compararlos con las firmas químicas reales de las supernovas en el universo: nubes de gas y otros restos de una explosión estelar.
Pero parece que los científicos están un poco más cerca de comprender cuánto del material que nos rodea, incluso dentro de nuestros propios cuerpos, se fabrica.