30/Jun/07

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Hierro radiactivo, una ventana a las estrellas

El observatorio orbital Integral de rayos gamma de la ESA ha realizado un descubrimiento original e inequívoco de hierro-60 radiactivo en nuestra galaxia, dato que aporta una poderosa manera de mejorar la comprensión del funcionamiento de las estrellas masivas que la conforman.

Este isótopo radiactivo, largamente buscado, se ha encontrado a la deriva en el espacio. Todos los reportes anteriores que se dieron a conocer de detección de hierro-60 han estado sujetos a controversia. Ahora Integral ha proporcionado una evidencia inequívoca.

Desde finales de 2002, Integral ha estado recogiendo datos en toda la galaxia y así registró un pico de rayos gamma en dos valores característicos de energía, 1.173 y 1.333 electronvoltios. Estos valores son producidos por la desintegración radiactiva del hierro-60 en cobalto-60.

Roland Diehl, del Intituto Max Planck de Física Extraterrestre, quien dirigió este trabajo, considera que es un importante progreso. "Estas líneas de rayos gamma se han detectado antes de modo conflictivo. El Integral, el único instrumento capaz de hacer esto, demuestra que el hierro-60 existe en el espacio interestelar de nuestra galaxia", dijo.

Más que ser una curiosidad, su presencia abre un camino hacia el interior de las estrellas más masivas del cosmos. La mayoría de los elementos químicos son creados dentro de las estrellas a partir de los ingredientes básicos presentes durante la formación de la estrella en una nube gaseosa interestelar. Además del hidrógeno y del helio producidos durante el Big Bang, el gas está enriquecido con elementos que los astrónomos conocen como "metales", producidos por las reacciones nucleares de las generaciones anteriores de estrellas.

Hasta esta detección, los astrónomos sólo tenían la posibilidad de medir un único isótopo radiactivo en la mezcla actual de elementos químicos de los elementos de constitución de las estrellas y la distribución de éstos en la formación futura de la estrella. Éste era el isótopo radiactivo aluminio-26, descubierto en 1978. "El estudio del aluminio-26 se ha convertido en sí mismo en una rama de la astronomía", dijo Diehl. El hierro-60 les da a los astrónomos una nueva y valiosa información. Aunque es producido en las mismas estrellas que producen el aluminio-26, su creación difiere marcadamente. El hierro-60 se sintetiza hacia el final de la vida de una estrella y en su interior más profundo.

Las estrellas masivas desarrollan al envejecer una estructura en capas en las que existen diversos elementos químicos fundidos juntos. Mientras que el aluminio-26 es un paso en la escala de reacciones nucleares, el hierro-60 es producido a partir de los isótopos estables preexistentes de hierro por un proceso llamado "captura de neutrones" que se produce en las respectivas capas donde están experimentando fusión los átomos de helio y de carbón.

"El hierro-60 proporciona el punto de ingreso para estudiar la captura de neutrones en las estrellas en base a la radiactividad contemporánea", dice Diehl. También ha incitado a una cantidad de investigadores en aceleradores de partículas para que comiencen estudios más detallados sobre cómo el hierro captura los neutrones con facilidad.

A diferencia del aluminio-26, el hierro-60 sólo es expelido al espacio cuando la estrella estalla al final de su vida. Entonces se desintegra en un período de 1,5 millones de años, produciendo los rayos gamma que detectó Integral.

Los nuevos datos reducen la relación de hierro-60 y aluminio-26, que tiene un tiempo medio de vida de 740 000 años. Las predicciones anteriores daban un valor poco preciso, entre 10 y 100 por ciento. Integral demuestra que es de exactamente 15 por ciento, que encaja bien con las estimaciones teóricas actuales. Pero los resultados del Integral han estimulado a los teóricos y a los físicos nucleares a hacer un esfuerzo para lograr predicciones más exactas.

Aunque Integral toma con claridad los rayos gamma que indican el hierro-60, éstos son demasiado débiles para mapear las variaciones de presencia en la galaxia. "Mapear la distribución de hierro-60 es un trabajo para la próxima generación de instrumentos de rayos gamma," dice Diehl.

Sin embargo, el equipo continuará observando con Integral todo el tiempo que puedan, con la esperanza de lograr una mejor idea sobre cuán estendido está el isótopo en la galaxia.

Estos resultados aparecen en el artículo titulado "SPI observations of the diffuse 60Fe emission in the Galaxy, por W. Wang, M. Harris, R. Diehl, H. Halloin, B. Cordier, Strong, K. Kretschmer, J. Knödlseder, P. Jean, G.G. Lichti, J.P. Roques, S. Schanne, A. von Kienlin, G. Weidenspointner, C. Wunderer, que fue aceptado para su publicación en la revista Astronomy and Astrophysics.

Fuente: ESA. Traducido por Eduardo J. Carletti