Los agujeros negros pueden producir litio - principal


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Los teóricos predicen que la materia que rodea a algunos agujeros negros pueden estar lo suficientemente caliente como para producir fusión nuclear, que podría generar litio, y profundizar los misterios que rodean el litio en el universo

La cosmología estándar predice con gran precisión la cantidad de hidrógeno y helio que se produjo justo después del Big Bang, pero las predicciones sobre la cantidad de litio parecen ser demasiado altas. En Physical Review Letters, un equipo calcula que cientos de miles de agujeros negros en nuestra galaxia también pueden producir grandes cantidades de litio debido a que la nube caliente de materia que rodea un agujero negro pueden generar fusión nuclear. Si las observaciones lo confirman, la nueva teoría podría hacer aún más difícil de explicar dónde fue a parar el litio.

El problema del litio ha desconcertado a los investigadores a lo largo de tres décadas. Los espectros de las estrellas más antiguas y prístinas de nuestra galaxia revelan una abundancia del isótopo litio-7, cantidad que varía poco entre estrellas. Pero la abundancia de otros elementos más pesados varía de manera considerable. Algunos han interpretado la uniformidad como un signo de que la mayoría del litio-7 de las antiguas estrellas tiene un origen común, es decir, la fusión nuclear que tuvo lugar unos pocos minutos después del Big Bang. La teoría del Big Bang predice correctamente las cantidades de deuterio, helio-3 y helio-4, pero las estrellas antiguas parecen contener sólo la mitad o menos de la cantidad de litio-7 que se espera. Los investigadores han propuesto varias soluciones a este problema del litio, tales como algunos mecanismos que podrían hacer desaparecer parte del litio en los inicios del universo.

Pero datos más nuevos han complicado esta imagen. Los astrónomos descubrieron que el litio-7 en las estrellas antiguas no es perfectamente uniforme y que algunas de las estrellas con evolución más lenta en esta población tienen significativamente menos litio-7 que las otras. Así que esta cantidad menor de litio parece haber aparecido antes en el ciclo de vida de estas estrellas, y sólo más adelante desarrollaron un contenido casi uniforme, según algunos astrofísicos. Este escenario podría cambiar casi por completo la historia, sugiriendo que el nivel uniforme en la mayor parte de estas estrellas no procede del Big Bang sino que apareció después, como resultado de una fuente de litio que queda por descubrir.

Así que los astrofísicos han estado buscando procesos que pudieran producir el litio adicional, y otras que pudiesen destruirlo. Aun así, muchos en este campo creen que el problema original del litio persiste: hay mucho menos litio que lo que predice la teoría del Big Bang. Ahora, agregando una nueva pieza al rompecabeza, Fabio Iocco de la Universidad de Estocolmo y Miguel Pato de la Universidad Técnica de Munich han encontrado una fuente potencialmente grande de litio-7 en los microcuásares. Estas son fuentes de rayos-X que pertenecen a sistemas estelares binarios, y los astrónomos creen que son agujeros negros que quedaron como resultado del estallido de supernovas. La materia de la estrella acompañante gira alrededor del agujero negro como gira el agua al caer a un desagüe, y bajo ciertas condiciones se forma un toroide especialmente caliente más que la forma de disco habitual, más fría. La materia acelera hasta casi la velocidad de la luz, y puede alcanzar los 100.000 millones de grados Kelvin. En estas condiciones, calculan los teóricos, pares de núcleos de helio pueden impactar entre sí y producir litio-7, parte del cual es finalmente expulsado al espacio, junto con otros materiales del toroide.

Los autores concluyen que si los toroides calientes de acreción son suficientemente comunes —constituyendo un uno por ciento de los agujeros negros de masa estelar de nuestra galaxia— el mecanismo podría haber producido tanta cantidad de litio-7 como el Big Bang. Pero dicen que serán necesarias observaciones para definir exactamente cuán comunes son estos microquásares, y cuánto litio producen. “No afirmamos que sepamos que los microquásares a la fuerza tengan este tipo de rendimiento”, dice Iocco. “Pero nuestro mensaje provocativo es que la física podría permitirlo”.

“El estudio abre posibilidades interesantes”, dice Martin Asplund de la Universidad Nacional Australiana en Canberra. “La cuestión es cuántos de estos sistemas de agujeros negros con acreción existían en las primeras épocas del universo, y cuánto del litio que se produjo terminó en posteriores generaciones de estrellas”.

Fuente: Physics. Aportado por Eduardo J. Carletti

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