Los agujeros negros pueden producir litio

Artículo publicado por Davide Castelvecchi el 13 de julio de 2012 en APS

Los teóricos predicen que la materia alrededor de algunos agujeros negros puede estar lo bastante caliente como para permitir la fusión nuclear, la cual podría generar litio y aumentar los misterios que rodean al litio en el universo.

La cosmología estándar predice con gran precisión las cantidades de hidrógeno y helio producidas justo tras el Big Bang, pero las predicciones sobre el litio parecen ser demasiado elevadas. En Physical Review Letters, un equipo calcula que cientos de miles de agujeros negros en nuestra galaxia pueden producir también una cantidad sustancial de litio dado que las nubes calientes de materia que los rodea pueden generar fusión nuclear. De ser confirmada por las observaciones, la nueva teoría podría dificultar aún más la explicación de dónde fue todo el litio.

agujero-negro © by JamesBond0071


El problema del litio ha desconcertado a los investigadores durante tres décadas. Los espectros de las estrellas más antiguas y prístinas de nuestra galaxia revelan una abundancia del isótopo litio-7 que varía poco de una estrella a otra. Pero la abundancia de otros elementos más pesados varía considerablemente. Algunos han interpretado la uniformidad como un signo de que la mayor parte del litio-7 de las antiguas estrellas tiene un origen común, a saber, la fusión nuclear que tuvo lugar unos minutos después del Big Bang. La teoría del Big Bang predice correctamente la abundancia de deuterio, helio-3 y helio-4, pero las estrellas antiguas parecen contener sólo la mitad o menos de la cantidad esperada de litio-7. Los investigadores han propuesto varias soluciones a este problema del litio, tales como mecanismos que podría eliminar parte del litio en los inicios del universo.

Pero datos más recientes han complicado esta descripción. Los astrónomos encontraron que el litio-7 de las estrellas antiguas no es perfectamente uniforme y que algunas de las estrellas con evolución más lenta de esta población tienen una cantidad significativamente menor de litio-7 que el resto. Por tanto, esta menor cantidad de litio parece haber aparecido antes en el ciclo de vida de estas estrellas, y sólo más tarde desarrollaron la abundancia casi uniforme, de acuerdo con algunos astrofísicos. Este escenario podría cambiar casi por completo la historia, sugiriendo que el nivel uniforme en la mayor parte de estas estrellas no procede del Big Bang sino que apareció más tarde, como resultado de una fuente de litio aún por descubrir.

De esta forma, los astrofísicos han estado buscando procesos (fuentes) que pudiesen producir litio adicional y otras que pudiesen destruirlo (sumideros). Aun así, muchos investigadores del campo creen que continúa el problema del litio original — hay mucho menos litio de lo que predice la teoría del Big Bang. Ahora, Fabio Iocco de la Universidad de Estocolmo y Miguel Pato de la Universidad Técnica de Múnich añaden nueva información al rompecabezas del litio al haber encontrado una fuente potencialmente grande de litio-7 en los microquásares. Estos son fuentes de rayos-X que pertenecen a sistemas estelares binarios, y los astrónomos creen que son agujeros negros dejados tras el estallido de supernovas. La materia de la estrella compañera gira alrededor del agujero negro como el agua en torno a un desagüe, y bajo ciertas condiciones forma un toro especialmente caliente en lugar de la forma de disco normal más fría. La materia acelera casi hasta la velocidad de la luz y puede alcanzar los 100 000 millones Kelvin. En tales condiciones, según calculan los dos teóricos, los pares de núcleos de helio pueden colisionar y producir litio-7, parte del cual es finalmente expulsado al espacio junto con otros materiales del toro.

Los autores concluyen que si los toros del núcleo de acreción son lo bastante comunes — lo que constituye apenas un uno por ciento de los agujeros negros de masa estelar de nuestra galaxia — el mecanismo podría haber producido tanto litio-7 como el Big Bang. Pero dicen que serán necesarias observaciones para calcular exactamente lo comunes que son tales microquásares y cuánto litio producen. “No afirmamos saber que los microquásares necesariamente tengan este tipo de resultado”, dice Iocco. “Pero nuestro provocativo mensaje es que la física podría permitirlo”.

El estudio abre intrigantes posibilidades”, dice Martin Asplund de la Universidad Nacional Australiana en Canberra. “La cuestión es cuántos de estos sistemas de agujeros negros en acreción existían en las primeras épocas del universo y cuánto del litio producido terminó en las posteriores generaciones de estrellas”.


Artículo de Referencia: Physics 5, 77 (2012)  |  DOI: 10.1103/Physics.5.77
Autor: Davide Castelvecchi
Fecha Original: 13 de julio de 2012
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