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19.01.2013 (IEEC)

Flúor en explosiones estelares

Barcelona, 19 de Enero, 2013   Un equipo internacional de astrofísicos nucleares ha logrado obtener novedosos resultados sobre las explosiones estelares conocidas con el nombre de “novas”.  Para ello, ha medido la estructura nuclear de un isótopo de neón con una precisión nunca antes conseguida. El descubrimiento, publicado en la revista estadounidense Physical Review Letters, reduce la incertidumbre en el ritmo de una de las principales reacciones nucleares ligadas a la emisión de alta energía en las novas, así como en la cantidad final de flúor-18, un isótopo radiactivo, en comparación con lo que se había sugerido en estudios previos. Los resultados obtenidos en el estudio, dirigido por investigadores de la Universidad de York (UK), la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y el Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), brindan nueva luz a la posible observación de explosiones de novas mediante satélites de rayos gamma, lo que redundará en un mayor conocimiento sobre dichas explosiones. Mientras que las estrellas masivas (con una masa ocho o más veces superior a la del Sol) finalizan sus vidas con una titánica explosión de supernova y la formación de una estrella de neutrones o un agujero negro, las estrellas más livianas tienen un final menos violento, dando lugar a la eyección suave de materia y a la formación de un residuo compacto de tamaño planetario que recibe el nombre de enana blanca. Dado que gran número de estrellas constituyen sistemas estelares dobles o múltiples, estos cadáveres estelares pueden revitalizarse mediante intercambio de materia entre dos estrellas y dar lugar a otros tipos de explosiones de origen termonuclear como las denominadas supernovas de tipo Ia o las novas. Las explosiones de novas más brillantes de la galaxia pueden ser visibles a simple vista. Una nova ocurre cuando una estrella enana blanca, perteneciente a un sistema estelar binario, está lo suficientemente cerca de su compañera (la distancia característica entre ambas estrellas es similar a la distancia entre la Tierra y la Luna) como para atraer material de ella - principalmente hidrógeno y helio – y apilarla en sus capas exteriores. Cuando se ha acumulado suficiente material en la superficie, se produce una cadena de reacciones de fusión termonuclear, provocando un aumento repentino del brillo de la enana blanca y, a su vez, expulsando parte o la totalidad de la materia previamente transferida. En cuestión de días o meses, el brillo de la estrella disminuye. En una explosión de nova, ni la enana blanca ni el propio sistema binario resultan dramáticamente afectados, por lo que el fenómeno es recurrente y se repite con periodicidades que van desde las decenas de años (novas recurrentes) a los 100.000 años (novas clásicas). Tradicionalmente, las novas son observadas en luz visible o en longitudes de ondas cercanas, pero la emisión solo aparece en estos rangos aproximadamente una semana después de la explosión y brinda sólo información parcial del evento. Por eso se intenta observar en rangos muchos mas energéticos del espectro electromagnético, como los rayos X o los rayos gamma. Tal y como ha comentado Alison Laird, de la Universidad de York, “la explosión en sí esta gobernada por procesos termonucleares. La radiación asociada a la desintegración de isótopos inestables – en particular el flúor-18 – es objeto de estudio en los actuales (y futuros) observatorios espaciales de rayos gamma, ya que su descubrimiento proporcionaría información crucial sobre la naturaleza de la explosión”. En el estudio experimental participaron científicos de Alemania, Escocia, Canadá y Estados Unidos. Mientras los experimentos se realizaron en los laboratorios de Maier-Leibnitz de Garching, Alemania, la interpretación de datos fue llevada a cabo principalmente  por científicos de la Universidad de Edinburgo. Anuj Parikh, investigador del departamento de Física e Ingeniería Nuclear de la UPC, comenta que: ”Las detección de los rayos gamma que se emiten de las explosiones de nova podrían ayudar a determinar de una forma muy fehaciente que elementos químicos se sintetizan en estas explosiones. Para este estudio se lograron medir de forma muy precisa los parámetros físicos para calcular la producción del isótopo radioactivo clave, el flúor. Entender la producción de este isótopo nos daría mucha información sobre los procesos y las reacciones termonucleares que originan las novas”. Jordi José, catedrático de física de la UPC, afirma que "la reacción termonuclear medida en este experimento tiene una importancia capital para las explosiones estelares de novas, dado que mejora nuestro conocimiento sobre qué especies químicas se gestan en tales explosiones, sobre la posible observación de dichos eventos mediante satélites gamma y sobre los procesos de condensación de granos meteoríticos en el material eyectado durante la explosión." A su vez, el investigador Richard Longland, de la UPC, menciona que “los resultados obtenidos en el experimento se han conseguido con una resolución sin precedentes y demuestran que algunas de las hipótesis previas sobre la producción de flúor en las novas ya no son válidas”. Este estudio forma parte del proyecto EuroGENESIS (European Science Foundation), que tiene como objetivo entender cómo los elementos se sintetizan en estrellas y explosiones estelares. El proyecto ha sido financiado también por el Science Technology Funding Council (STFC), el actual MINECO y con los fondos europeos FEDER. NOTA De PRENSA en PDF Referencia: Is gamma-Ray Emission from Novae Affected by Interference Effects in the 18F(p,alpha)15O Reaction?” The direct link is: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.032502 Autores: A. M. Laird, S.P. Fox, B.R.Fulton (Department of Physics, University of York, UK); A. Parikh, J. José, R. Longland (Departament de Física i Enginyeria Nuclear, EUETIB, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona, Spain and the Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Barcelona, Spain);  A. St. J. Murphy, D.J. Mountford (School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, UK); K. Wimmer, (National Superconducting Cyclotron Laboratory, Michigan State University and Department of Physics, Central Michigan University, USA); A. A. Chen, D.Irvine, B.Sambrook (Department of Physics and Astronomy, McMaster University, Hamilton, Canada); C. M. Deibel (Physics Division, Argonne National Laboratory, USA and Joint Institute for Nuclear Astrophysics, Michigan State University, USA);  T. Faestermann, D.Seiler (Physics Department E12, Technische Universität München, Germany and Maier-Leibnitz Laboratory, Garching, Germany); R. Hertenberger, H.F. Wirth (Maier-Leibnitz Laboratory, Garching, Germany and  Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Germany) Informació de Contacte
Jordi José Universitat Politécnica de Catalunya (UPC), Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Email: jordi.jose@upc.edu Tel: 93 413 7364 Anuj Parikh Universitat Politécnica de Catalunya (UPC), Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Email: anuj.r.parikh@upc.edu Richard Longland Universitat Politécnica de Catalunya (UPC), Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Email: richard.longland@upc.edu Departament de Comunicación Científica Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Alina Hirschmann Email: alina@ieec.cat