Los científicos han descubierto el primer indicio de fisión nuclear entre estrellas. Este descubrimiento respalda la idea de que cuando las estrellas de neutrones chocan entre sí, producen elementos «superpesados» (más pesados que los elementos más pesados de la tabla periódica) que luego se desmoronan a través de Fisión nuclear Para incorporar elementos como el oro en tus joyas.
La fisión nuclear es básicamente lo contrario. Fusión nuclear. Mientras que la fusión nuclear se refiere a la descomposición de elementos más ligeros para formar elementos más pesados, la fisión nuclear es un proceso en el que se libera energía cuando elementos pesados se dividen para formar elementos más ligeros. También es bien conocida la fisión nuclear. De hecho, es la base de las centrales nucleares que generan energía aquí. Tierra -Sin embargo, nunca se vio suceder entre estrellas antes de ahora.
«La gente pensaba que se estaba produciendo fisión en el universo, pero hasta ahora nadie había podido demostrarlo», dijo Matthew Mombor, coautor de la investigación y científico del Laboratorio Nacional de Los Álamos. Dijo en un comunicado.
El equipo de investigadores, dirigido por el científico Ian Roederer de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, revisó datos sobre una amplia gama de elementos en las estrellas para descubrir la primera evidencia de que la fisión nuclear puede ocurrir cuando las estrellas de neutrones se fusionan. Estos hallazgos podrían ayudar a resolver el misterio de dónde UniversoProvienen de elementos pesados.
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Los científicos saben que la fusión nuclear no sólo es la principal fuente de energía de las estrellas, sino que también es la fuerza que forma una variedad de elementos, el más pesado de los cuales es el hierro.
Sin embargo, el panorama de la llamada nucleosíntesis de elementos más pesados, como el oro y el uranio, era algo más ambiguo. Los científicos sospechan que estos valiosos y raros elementos pesados provienen de dos estrellas muertas increíblemente densas: Estrellas de neutrones – Chocan y se fusionan, creando un ambiente lo suficientemente violento como para crear elementos que no se pueden crear ni siquiera en los núcleos de las estrellas más inestables.
La evidencia de la fisión nuclear descubierta por Mumpower y el equipo se presenta en forma de una relación entre “pequeños metales ligeros”, como la plata, y “núcleos de tierras raras”, como el europio, que aparecen en algunas estrellas. Los científicos vieron que cuando uno de estos grupos de elementos aumenta, los elementos correspondientes del otro grupo también aumentan.
La investigación del equipo también indica que los elementos con masas atómicas tienen una serie de elementos. Protones Y Neutrones En el núcleo atómico pueden producirse más de 260 colisiones de estrellas de neutrones, aunque esta existencia sea breve. Es mucho más pesado que muchos de los elementos del «extremo pesado» de la tabla periódica.
«La única forma plausible de que esto pueda surgir entre diferentes estrellas es si hay un proceso consistente en funcionamiento durante la formación de elementos pesados», dijo Mumpower. «Esto es increíblemente profundo y es la primera evidencia de fisión en el universo, lo que confirma la teoría que propusimos hace varios años».
«A medida que obtenemos más observaciones, el universo dice: ‘Oye, hay una firma aquí, y sólo puede provenir de la fisión'».
Estrellas de neutrones y fisión nuclear
Las estrellas de neutrones se crean cuando las estrellas masivas llegan al final de su suministro de combustible para la fusión nuclear intrínseca, lo que significa la energía que tenían para sostenerlas contra su propio empuje interno. gravedad Para. A medida que las capas exteriores de estas estrellas moribundas colapsan, se forman núcleos estelares con masas que oscilan entre una y dos veces la masa de las estrellas. el sol Se colapsa hasta alcanzar unos 20 kilómetros (12 millas) de ancho.
Esta ruptura fundamental ocurre muy rápidamente. electronesLos protones se juntan, creando un mar de neutrones tan denso que sólo una cucharada de «materia» de estrella de neutrones pesaría más de mil millones de toneladas si se trajera a la Tierra.
Cuando estas estrellas extremas existen en pares binarios, forman espirales una alrededor de la otra. A medida que orbitan entre sí, pierden momento angular porque emiten ondas intangibles en el espacio-tiempo llamadas momento angular. ondas gravitacionales . Esto hace que las estrellas de neutrones colisionen y eventualmente se fusionen, como era de esperar dada su naturaleza extrema y extraña, creando un ambiente extremadamente violento.
Esta fusión final de estrellas de neutrones libera una gran cantidad de neutrones libres, partículas normalmente asociadas con los protones en los núcleos atómicos. Esto podría permitir que otros núcleos atómicos en estos entornos capturen rápidamente estos neutrones libres, un proceso llamado captura rápida de neutrones o «proceso r». Esto permite que el núcleo atómico se vuelva más pesado, lo que lleva a la formación de elementos superpesados e inestables. Estos elementos superpesados pueden luego sufrir fisión para dividirse en elementos más ligeros y estables, como el oro.
En 2020, Mumpower predijo cómo se distribuirían los «fragmentos fisibles» del núcleo generados por el proceso r. Nicole Fach, colaboradora de Mumpower y científica de TRIUMF, calculó cómo el proceso r coproduciría metales ligeros finos como rutenio, rodio, paladio y plata, así como núcleos de tierras raras, como europio, gadolinio y disprosio. Y holmio.
Esta predicción puede comprobarse no sólo observando las fusiones de estrellas de neutrones, sino también observando la abundancia de elementos en estrellas que se han enriquecido con material creado por el proceso r.
Esta nueva investigación examinó 42 estrellas y encontró la correlación exacta predicha por Fash, mostrando un signo claro de fisión y desintegración de elementos más pesados que los de la tabla periódica, lo que confirma aún más que las colisiones de estrellas de neutrones son de hecho los sitios donde se encuentran elementos más pesados que el hierro. están forjados.
«La correlación es muy fuerte en estrellas mejoradas con r donde tenemos datos suficientes. Todos tiempo La naturaleza producemaízDe la plata también se obtienen núcleos de tierras raras proporcionalmente más pesados. «La formación de estos grupos de elementos está en marcha. Hemos demostrado que sólo un mecanismo podría ser responsable: la fisión, y la gente se está devanando los sesos sobre esto desde los años 50», concluyó Mumpower.
La investigación del equipo fue publicada en la edición del 6 de diciembre de la revista. Ciencias.
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