Polvo estelar radiactivo de una explosión cósmica antigua continúa cayendo sobre la Tierra

Los hallazgos, liderados por el físico Dominik Koll del Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf en Alemania, podrían ayudar a determinar cuándo ocurrió el evento, arrojando luz sobre los cambiantes mares galácticos a través de los cuales nuestro planeta ha navegado durante eones, según publicó la revista Nature Astronomy.

"Nuestros resultados sugieren que el plutonio se originó en explosiones cósmicas muy raras, como las que ocurrirían durante la fusión de dos estrellas de neutrones o en supernovas extremadamente energéticas", dijo el físico Anton Wallner del Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf. "Desde entonces, se ha dispersado por todo el medio interestelar", agregó.

Las colisiones de estrellas de neutrones desencadenan explosiones brillantes conocidas como kilonovas, que forjan algunos de los elementos más pesados y valiosos del universo, según la investigación.

**El origen del plutonio cósmico**

El plutonio es uno de los elementos naturales más pesados del universo, y el radioisótopo relevante para esta nueva investigación, el plutonio-244, se cree que se forma únicamente en eventos cósmicos raros capaces de inundar átomos con neutrones, según los científicos.

Durante este proceso rápido de captura de neutrones, o proceso-r, los núcleos atómicos absorben rápidamente neutrones y se vuelven más pesados, forjando algunos de los elementos más pesados del universo. Un candidato principal para este sitio es una kilonova, la explosión producida cuando dos estrellas de neutrones colisionan, según la investigación.

Por lo tanto, cualquier plutonio-244 de origen natural encontrado en la Tierra hoy se infiere que tiene un origen cósmico, según los investigadores.

El problema aquí es que el plutonio-244 solo tiene una vida media de aproximadamente 81 millones de años. Cualquier plutonio primordial incorporado a la Tierra cuando se formó el Sistema Solar debería haber decaído hace mucho tiempo, según explican los científicos.

**La corteza de ferromanganeso como registro histórico**

Uno de los lugares donde se encuentra este material es la corteza de ferromanganeso hallada en partes del fondo oceánico. Crece lentamente, milímetro a milímetro, acumulándose durante millones de años, preservando una instantánea de su entorno con cada capa, según la investigación.

Es esencialmente un registro de la materia particulada que se ha asentado en el fondo del mar, que los científicos utilizan para conocer el entorno espacial alrededor de nuestro planeta, según los investigadores.

Previamente, astrónomos habían interpretado la presencia de plutonio-244 en una sección de corteza de ferromanganeso como indicativa de una explosión de proceso-r hace aproximadamente 3,5 millones de años, según estudios anteriores.

Llegaron a esta línea de tiempo estimando qué tan lejos pudo haber estado la explosión y cuánto tiempo habrían tardado los restos en llegar a la Tierra, basándose en cuánto plutonio encontraron en la corteza, según esos estudios.

**Un nuevo enfoque metodológico**

Koll y sus colegas adoptaron un enfoque diferente, según la nueva investigación.

En lugar de trabajar hacia atrás desde la cantidad de plutonio-244, buscaron signos de otro isótopo radiactivo que debería formarse junto al plutonio en explosiones de proceso-r: el curio-247, que tiene una vida media de 16 millones de años, según los científicos.

Utilizando una sección de corteza de ferromanganeso dragada desde 4.830 metros (15.850 pies) bajo el Océano Pacífico en 1976, los investigadores realizaron un estudio buscando plutonio-244, curio-247 y un radioisótopo de hierro, hierro-60, que también es de origen cosmogénico, según la investigación.

El hierro-60 tiene una vida media de solo 2,6 millones de años. Su presencia en muestras anteriores se ha interpretado como evidencia de escombros de eventos de supernova más recientes, específicamente dos supernovas estimadas en haber ocurrido hace aproximadamente 2,5 y 7 millones de años, respectivamente, según estudios previos.

"El hierro-60 es una huella digital clara de supernovas convencionales, así que buscamos tanto hierro-60 como plutonio-244 y comparamos los rastros", explicó Koll.

**Resultados que apuntan a un evento antiguo**

Si el plutonio-244 hubiera sido producido en un evento relativamente reciente, aún deberían haber estado presentes rastros de curio-247 en la corteza, según los investigadores.

Pero no encontraron evidencia convincente de ello, según los resultados.

Esto sugiere que el plutonio-244 no fue producido en las mismas supernovas que produjeron el hierro-60, según la investigación.

En cambio, el plutonio parece provenir de un evento de proceso-r mucho más antiguo cuyos escombros se han dispersado hace mucho tiempo por el espacio interestelar. El curio-247 producido junto a él habría decaído, mientras que algo de plutonio-244 permanece porque decae mucho más lentamente, según los científicos.

"La ausencia del radioisótopo de curio curio-247, que también se produjo en la explosión, nos dice que sucedió hace mucho tiempo", dijo el físico Michael Hotchkis de la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear. "Pero no hace más de aproximadamente mil millones de años; de lo contrario, el plutonio-244 también sería indetectable", agregó.

**Implicaciones para la historia galáctica**

Aunque no se puede saber qué tipo de explosión produjo el plutonio-244, los investigadores creen que probablemente provino de un evento antiguo y raro de proceso-r, con una kilonova entre los principales candidatos, y que tuvo lugar hace más de 100 millones de años, según la investigación.

Y la Tierra ahora se está moviendo a través de los escombros que dejó atrás, según los científicos.

La explosión probablemente no estuvo muy cerca de la Tierra en el momento en que detonó, según los investigadores.

Pero rastros como estos dan a los científicos una forma de entender la historia de explosiones de la Vía Láctea y el viaje del Sistema Solar a través del cosmos, según la investigación.

También puede ayudarnos a entender un poco más sobre la historia de la Tierra: de dónde vinieron sus metales pesados y el papel que las explosiones pasadas pueden haber desempeñado en la evolución de nuestro planeta, según los científicos.

"¿Afectó este evento a la vida en la Tierra?", preguntó Hotchkis. "Esa es una pregunta abierta, que se investigará en futuras investigaciones", concluyó.

Esta no es la primera vez que los científicos invocan una kilonova para explicar firmas elementales extrañas encontradas en el fondo marino, según la investigación. Sin embargo, los nuevos hallazgos proporcionan evidencia adicional sobre la antigüedad del evento y la naturaleza continua de la lluvia de material cósmico sobre nuestro planeta.