miércoles, 11 de mayo de 2016

Lluvia de hierro-60 sobre la Tierra

Se acumulan las pruebas de que dos supernovas cercanas al Sistema Solar explotaron hace pocos millones de años.

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El análisis de rocas terrestres y muestras de suelo lunar traído por las misiones Apolo parecen apoyar la idea de que un par de explosiones de supernovas se dieron hace pocos millones de años en la vecindad del Sistema Solar.
La razón está en que se ha encontrado el isótopo de hierro de peso atómico 60 en muestras de esa edad. La única explicación para la presencia de hierro-60 en estas muestras es que se generó en alguna explosión de supernova.
La vida media del hierro-60 es de 2,62 millones de años, por lo que no puede proceder de los elementos presentes en la nebulosa que dio origen al Sistema Solar. Así que o bien se genera por algún mecanismo aquí o proviene del exterior. Se sabe que el hierro-60 se produce en el núcleo en colapso de las supernovas de tipo II, aunque también se puede producir por otras vías.
Lo que es aún más sorprendente es que todavía cae una lluvia de hierro-60 sobre la Tierra, supuestamente proveniente de estas explosiones de supernovas.
En anteriores estudios ya se había encontrado depósitos de este isótopo en los sedimentos de la corteza oceánica terrestre. Isótopos que se dan en mayor concentración en las capas de hace 1,5 y 2,3 millones de años. Esto sugiere la explosión de dos supernovas en ese tiempo situadas a 290 y 325 años luz de nosotros.
Pero si algo así de dio entonces las pruebas de ello no solamente estarían en la Tierra, sino en otros cuerpos del Sistema Solar. No hemos traído muestras de otros planetas de nuestro sistema, pero sí de la Luna gracias a las misiones Apolo.
Un equipo de investigadores alemanes tuvo acceso a muestras de las misiones Apolo XII, XV y XVI. Analizaron esas muestras a la búsqueda de hierro-60 y lo encontraron.
Hay una posible fuente de error en las medidas, pues los rayos cósmicos impactan sobre la superficie lunar de una manera mucho más intensa que sobre la Tierra, pues allí no hay campo magnético o atmósfera protectora. Estos rayos cósmicos pueden transmutar algunos elementos, como el níquel, de la superficie lunar en hierro-60. Pero este mecanismo también produce manganeso-53. Como el hierro-60 producido mediante este mecanismo está correlacionado con la cantidad que haya de manganeso-56, se puede estimar, por tanto, cuánto hierro-60 hay cuyo origen esté en las supernovas mencionadas.
Midiendo este exceso de hierro-60 y teniendo en cuenta la vida media de este isótopo, estos investigadores confirman en la Luna una concentración similar de hierro-60 de origen en supernova igual a la que se encuentra en la Tierra que llegó a nuestro Sistema Solar hace unos 2 millones de años.
Por otro lado, nuevos resultados del instrumento Cosmic Ray Isotope Spectrometer (CRIS) de la misión Advanced Composition Explorer (ACE) de la NASA indican la identificación de rayos cósmicos compuestos por hierro-60 con energía entre 195 y 500 MeV que nos están llegando hoy en día.
En los 17 años de medidas de CRIS se han registrado 300.000 núcleos en los rayos cósmicos, pero sólo 15 de hierro-60.
Estos rayos cósmicos se harían originado igualmente en estas mismas explosiones de supernovas. La producción en sí del hierro-60 se habría producido en la primera explosión y la onda de choque de la segunda explosión habría acelerado los núcleos de hierro-60 hasta convertirlos en rayos cósmicos que se moverían a velocidades relativistas.
En antiguas medidas tomadas por CRIS de isótopos de níquel y cobalto se dedujo que se podía tener un retraso en la llegada de estos elementos de 100.000 años.
Las estrellas pesadas que dan lugar a las supernovas se pueden dar en cúmulos, de tal modo que no es raro que se dé una explosión tras otra cerca unas de otras. Los nuevos elementos son generados y esparcidos una primera explosión, pero son acelerados por la onda de choque de una segunda. El hierro-60 tiene una vida media dada, así que esto limita el tiempo en el que puede ser acelerado por la segunda explosión.
Así que hay una ventana de 100.000 años a unos pocos millones de años en el que se pudo dar el evento que relatamos.
Aunque las explosiones se dieron hace 1,5 y 2,3 millones de años, todavía recibimos este hierro-60 porque los campos magnéticos interestelares habrían reflejado algunos de estos rayos cósmicos, lo que les habría llevado a tomar un camino más largo.
Todos estos resultados procedentes de varios estudios parecen encajar con la idea de que se dieron estas dos explosiones de supernovas cercanas en dirección a las constelaciones de Escorpio-Centauro. Región de origen que ha sido deducida por simulaciones computacionales. Además, permite a los científicos aprender más sobre los procesos de síntesis de elementos pesados en supernovas.
Isótopos más estables generados por supernovas posiblemente permitan en el futuro saber de otros eventos similares del pasado.
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