Un estudio revela una nueva fuente de elementos pesados

Los magnetares tienen campos magnéticos un billón de veces más potentes que los de las estrellas comunes. Foto: Getty Images
Fuente Tatyana Woodall/The Ohio State University
Las llamaradas magnetares, colosales explosiones cósmicas, podrían ser directamente responsables de la creación y distribución de elementos pesados en el universo, según sugiere un nuevo estudio.
Durante décadas, los astrónomos solo contaban con teorías sobre el origen de algunos de los elementos más pesados de la naturaleza, como el oro, el uranio y el platino. Pero, al analizar con nuevos ojos datos de archivo antiguos, los investigadores estiman que hasta el 10 % de estos elementos pesados en la Vía Láctea provienen de las eyecciones de estrellas de neutrones altamente magnetizadas, llamadas magnetares.
Hasta hace poco, los astrónomos habían pasado por alto, sin darse cuenta, el papel que los magnetares, esencialmente restos inertes de supernovas, podrían desempeñar en la formación temprana de galaxias, afirmó Todd Thompson, coautor del estudio y profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio.
“Las estrellas de neutrones son objetos muy exóticos y densos, famosos por sus campos magnéticos enormes e intensos”, afirmó Thompson. “Están cerca de ser agujeros negros, pero no lo son”.

Si bien el origen de los elementos pesados había sido un misterio silencioso durante mucho tiempo, los científicos sabían que solo podían formarse en condiciones especiales mediante un método llamado proceso r (o proceso de captura rápida de neutrones), un conjunto de reacciones nucleares únicas y complejas, afirmó Thompson.
Los científicos observaron este proceso en acción cuando detectaron la colisión de dos estrellas de neutrones superdensas en 2017. Este evento, captado mediante telescopios de la NASA, el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) y otros instrumentos, proporcionó la primera evidencia directa de que los metales pesados se estaban creando mediante fuerzas celestes.
Sin embargo, evidencia adicional mostró que podrían necesitarse otros mecanismos para explicar todos estos elementos, ya que las colisiones de estrellas de neutrones podrían no producir elementos pesados con la suficiente rapidez en el universo primitivo. Según este nuevo estudio, el desarrollo de estas pistas ayudó a Thompson y a sus colaboradores a reconocer que las potentes erupciones de magnetares podrían, de hecho, servir como posibles eyectores de elementos pesados. Este hallazgo fue confirmado por observaciones realizadas hace 20 años de SGR 1806–20, una llamarada de magnetar tan brillante que algunas mediciones del evento solo pudieron realizarse estudiando su reflejo en la Luna.
Al analizar esta llamarada de magnetar, los investigadores determinaron que la desintegración radiactiva de los elementos recién creados coincidía con sus predicciones teóricas sobre el momento y los tipos de energía liberados por una llamarada de magnetar tras expulsar elementos pesados del proceso r. Los investigadores también teorizaron que las erupciones de magnetares producen rayos cósmicos pesados, partículas de velocidad extremadamente alta cuyo origen físico se desconoce.
«Me encantan las nuevas ideas sobre cómo funcionan los sistemas, cómo funcionan los nuevos descubrimientos, cómo funciona el universo», afirmó Thompson. «Por eso resultados como este son tan emocionantes».
El estudio se publicó recientemente en The Astrophysical Journal Letters.
Los magnetares podrían proporcionar información única sobre la evolución química galáctica, incluyendo la formación de sistemas exoplanetarios y su habitabilidad.
Los magnetares no solo producen metales valiosos como el oro y la plata que llegan a la Tierra, sino que las explosiones de supernova que los provocan también producen elementos como el oxígeno, el carbono y el hierro, vitales para muchos otros procesos celestes más complejos.
“Todo ese material que expulsan se mezcla con la siguiente generación de planetas y estrellas”, afirmó Thompson. “Miles de millones de años después, esos átomos se incorporan a lo que potencialmente podría constituir la vida”.
En conjunto, estos hallazgos tienen profundas implicaciones para la astrofísica, en particular para los científicos que estudian el origen tanto de los elementos pesados como de las ráfagas rápidas de radio (breves vibraciones de ondas de radio electromagnéticas procedentes de galaxias lejanas). Comprender cómo se expulsa la materia de los magnetares podría ayudar a los científicos a comprender mejor su funcionamiento.
Debido a su rareza y corta duración, las erupciones de magnetares pueden ser difíciles de observar.
Y los telescopios espaciales actuales, como el Telescopio Espacial James Webb y el Hubble, carecen de la capacidad necesaria para detectar y estudiar sus señales de emisión. Incluso observatorios más especializados, como el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, solo pueden ver la parte más brillante de los destellos de rayos gamma de galaxias cercanas.
En cambio, una misión propuesta por la NASA, el Espectrómetro e Imágenes Compton (COSI), podría reforzar el trabajo del equipo al estudiar la Vía Láctea en busca de eventos energéticos como las erupciones gigantes de magnetares. Aunque otro evento como SGR 1806-20 podría no ocurrir este siglo, si una erupciones de magnetares detonara en nuestro vecindario, COSI podría utilizarse para identificar mejor los elementos individuales creados a partir de su erupción y permitir a este equipo de investigadores confirmar su teoría sobre el origen de los elementos pesados en el universo.
“Estamos generando un gran número de nuevas ideas en este campo, y las observaciones continuas nos permitirán establecer conexiones aún más significativas”, afirmó Thompson.
El estudio contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, la NASA, la Agencia de Becas de la Universidad Charles y la Fundación Simons. Entre los coautores se encuentran Anirudh Patel y Brian D. Metzger de la Universidad de Columbia, Jakub Cehula de la Universidad Charles de Praga, Eric Burns de la Universidad Estatal de Luisiana y Jared A. Goldberg del Instituto Flatiron.
Referencia
- Anirudh Patel et al «Direct Evidence for r-process Nucleosynthesis in Delayed MeV Emission from the SGR 1806–20 Magnetar Giant Flare». 2025 ApJL 984 L29DOI 10.3847/2041-8213/adc9b0