Entre el cincuenta y el ochenta y cinco por ciento de las estrellas de la galaxia son binarias, lo que significa que se encuentran de a pares y orbitan mutuamente alrededor de un centro de masa común. Existen, incluso, sistemas con tres o más estrellas. Hasta ahora se sabía que estos pares estelares nacían juntos de la misma nube molecular con una abundancia compartida de bloques de construcción químicos, por lo que los astrónomos esperaban que las dos estrellas tuvieran entonces composiciones químicas y sistemas planetarios similares. Sin embargo, un equipo de astrónomos liderados por el científico del CONICET del Instituto de Ciencias Astronómicas, de la Tierra y del Espacio (ICATE-CONICET) Carlos Saffe comprobó por primera vez que pequeñas diferencias en la composición química de dos estrellas binarias pueden originarse antes de que las estrellas mismas comiencen a formarse, lo que abre la puerta para comprender el origen de diversos materiales en planetas similares a la Tierra, e incluso podría imponer condiciones para el origen de la vida.
“Este estudio ayuda a comprender un poco mejor de dónde proviene el material original del cual se forman las estrellas y planetas, y en última instancia, ayudará a comprender acerca del pasado y presente de la Tierra –dice Saffe-. Hoy en día sabemos que la composición química juega un papel importante en determinar el tipo de planeta que se puede formar (por ejemplo, rocosos como la Tierra y Marte, o gaseosos como Júpiter y Saturno). Además, las condiciones para el origen de la vida dependerán del tipo de planeta formado. Por lo tanto, la composición química original estará finalmente relacionada al origen de la vida en los distintos planetas. Nuestro resultado permite comprender un poco más acerca del origen de la composición química de las estrellas y sus planetas, incluyendo el caso del Sol y la Tierra”.
El equipo internacional utilizó para sus observaciones el telescopio Gemini Sur en Chile, lo cual les permitió estudiar la intensidad de la luz en sus diferentes longitudes de onda, o espectros, emitidos por un par de estrellas gigantes, y revelar diferencias significativas en su composición química. “Los espectros de altísima calidad de GHOST ofrecieron una resolución sin precedentes”, dijo Saffe, “lo cual nos permitió medir parámetros estelares y abundancias químicas de las estrellas con la mayor precisión posible”. El astrónomo también resaltó que “el estudio se llevó a cabo gracias a la participación de Argentina en el Observatorio Gemini, siendo esto de vital importancia para el trabajo”. Las mediciones revelaron que una estrella tenía una mayor abundancia de elementos pesados que la otra. Para desentrañar el origen de esta discrepancia, el equipo utilizó un enfoque único.
Estudios anteriores habían propuesto tres posibles explicaciones para las diferencias químicas observadas entre las estrellas binarias. Dos de ellas implicaban procesos que ocurrirían hasta bien entrada la evolución de las estrellas: la difusión atómica, o la sedimentación de elementos químicos en diferentes capas que dependen de la temperatura y la gravedad superficial de cada estrella; y el posible impacto de planetas rocosos sobre la superficie estelar, que introduciría variaciones químicas en la composición de una estrella. La tercera explicación posible se remonta al comienzo de la formación de las estrellas, es decir al estadío “primordial”, sugiriendo que las diferencias se originan en regiones de no uniformidad dentro de la nube molecular. En términos más simples, si la nube molecular tiene una distribución desigual de elementos químicos, entonces las estrellas nacidas dentro de esa nube tendrán diferentes composiciones dependiendo de qué elementos estaban disponibles en el lugar donde se formó cada una.
Hasta ahora, los estudios habían concluido que las tres explicaciones eran probables; pero el equipo de Saffe pudo descartar, por primera vez, dos de las tres posibles explicaciones. “El mezclado continuo de material dentro de la zona convectiva dificulta que los elementos se asienten en diferentes capas, lo que significa que las estrellas gigantes serán menos propensas a los efectos de la difusión, descartando así la primera explicación. Por otro lado, en el caso del impacto de un planeta rocoso, esta misma capa convectiva mezclaría el material del impacto con la atmósfera de la estrella, diluyendo cualquier rastro del impacto, lo cual descarta la segunda explicación. Esto deja entonces a las inhomogeneidades primordiales como la única explicación posible. Es la primera vez que los astrónomos hemos podido confirmar que las diferencias entre las estrellas binarias comienzan en las primeras etapas de su formación”, dijo Saffe.
Estos resultados plantean un desafío crucial para el concepto de etiquetado químico, que es el uso de la composición química para identificar estrellas que provienen del mismo entorno o guardería estelar, al mostrar que las estrellas con diferentes composiciones químicas aún pueden tener el mismo origen. “Al mostrar por primera vez que las diferencias primordiales realmente están presentes y son responsables de las diferencias entre estrellas gigantes, mostramos que la formación de estrellas y planetas puede ser más compleja de lo que se pensaba inicialmente”, concluyó Saffe.
Referencia bibliográfica
Saffe, Carlos; Miquelarena Hollger, Paula Andrea; Alacoria, José Alberto; Martioli, E.; Flores, M.; et al.; Disentangling the origin of chemical differences using GHOST; EDP Sciences; Astronomy and Astrophysics; 682; 2-2024; 1-11
DOI: 10.1051/0004-6361/202449263
Handle: http://hdl.handle.net/11336/231130
Fuente: CONICET.
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