Todos los cocineros conocen los ingredientes para hacer pan: harina, agua, levadura y tiempo, pPero, ¿qué elementos químicos van en la receta de nuestro Universo?

La mayor parte de estos ingredientes es conformada por el hidrógeno y el helio. Estos peso liviano cósmicos ocupan los dos primeros sitios en la famosa tabla periódica de elementos.

Esta imagen del Satélite Japonés Avanzado para Cosmología y Astrofísica (Japanese Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics) muestra el brillo en rayos-X del gas a una temperatura de 100 millones de grados Fahrenheit que llena el cúmulo de Perseo. El cuadro blanco indica la zona explorada por el telescopio Suzaku de rayos X para detectar el cromo y el manganeso. La imagen tiene aproximadamente dos grados de ancho, o cuatro veces el ancho aparente de la Luna llena. Crédito: JAXA

Menos abundantes pero más conocidos por nosotros son los elementos más pesados, que ocupan todo el listado de la tabla periódica luego del hidrógeno y el helio. Estos bloques de construcción, tales como el hierro y otros metales, pueden encontrarse en muchos objetos de nuestra vida diaria, desde los juguetes hasta las pavas.

Recientemente, los astrónomos utilizaron el observatorio orbital Suzaku de rayos X, operado en conjunto por la NASA y la agencia espacial japonesa, JAXA, para descubrir la más grande reserva de metales raros en el Universo.

Suzaku descubrió los elementos cromo y manganeso mientras observaba la región central del cúmulo de galaxias Perseus. Los átomos metálicos son parte del gas caliente, o “medio intergaláctico”, que se ubica entre las galaxias.

“Ésta es la primera detección de cromo y manganeso en un cúmulo”, dice Takayuki Tamura, astrofísico de la Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa, JAXA, quien lidera el estudio. “Previamente, estos metales sólo fueron detectados en estrellas en la Vía Láctea o en otras galaxias. Ésta es la primera detección en el espacio intergaláctico”.

El gas del cúmulo es extremadamente caliente, por lo que emite energía en rayos X. Los instrumentos de Suzaku dividen la energía de rayos X en las longitudes de onda que los componen, o espectro. El espectro es una huella dactilar química de los tipos y cantidades de los diferente elementos del gas.

La porción del cúmulo dentro del campo de visión de Suzaku es de 1,4 millones de años luz de diámetro, o aproximadamente un quinto del ancho total del cúmulo. Éste contiene una asombrosa cantidad de átomos metálicos. El cromo está presente en una masa de 30 millones de veces la masa del Sol, ó 10 billones (10¹²) veces la masa de la Tierra. La reserva de manganeso es de alrededor de 8 millones de masas solares.

Las estrellas explosivas, o supernovas, forjan los elementos pesados. Las supernovas también crean vastos flujos, llamados supervientos. Estas ráfagas galácticas transportan elementos pesados dentro del vacío intergaláctico.

Nno es posible cosechar estas riquezas en el Cúmulo Perseus. Pero los investigadores explotarán la información de los rayos X de Suzaku para obtener otras revelaciones científicas.

“Midiendo la abundancia metálica, podemos entender la historia química de la estrellas en las galaxias, tales como la catidad y tipos de estrellas que se formaron y explotaron en el pasado”, dice Tamura.

Los datos del estudio de Suzaku muestran que fueron necesarias llevó 3.000 millones de supernovas para producir las cantidades que se midieron de cromo y manganeso. Y en períodos superiores a miles de millones de años, los supervientos transportaron los metales fuera del cúmulo de galaxias y los depositaron en el espacio intergaláctico.

Una completa historia del Universo debería incluir la comprensión de cómo, cuándo y dónde se formaron los elementos pesados, elementos químicos esenciales para la vida misma. El estudio de Suzaku contribuye al gran esfuerzo por continuar realizando censos químicos del cosmos. “Esto es una parte del aprendizaje de la historia completa de la formación de los elementos químicos en el Universo”, indica Koji Mukai, quien encabeza el programa de Observadores Invitados de Suzaku, en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, en Greenbelt, Maryland.

Con más de 10.000 cúmulos de galaxias conocidos, los astrónomos recién comienzan con su trabajo. “Los resultados actuales de Suzaku no pueden responder estas grandes cuestiones inmediatamente”, dice Tamura, “pero es uno de los primeros pasos para entender la historia química del Universo”.

El estudio apareció en la edición del 1 de noviembre de 2009 de The Astrophysical Journal Letters.

Fuente: El Mensajero de los Astros y NASA. Aportado por Eduardo J. Carletti