25 de junio de 2007

Hierro radiactivo, una ventana a las estrellas

Imagen: MPE 2001 (datos: NASA COMPTON)

El observatorio de rayos gamma Integral, de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha realizado un descubrimiento inequívoco sobre el hierro-60 radiactivo en nuestra galaxia que provee un poderoso conocimiento sobre las estrellas masivas. Este isótopo radioactivo ha sido buscado en el espacio desde hace mucho tiempo. Todos los reportes pasados acerca del hierro-60 han sido sujetos a controversia. Ahora Integral ofrece prueba irrefutable. Desde el fin de 2002, Integral ha recabado datos en toda la galaxia. Este estudio muestra un realce en los rayos gamma al menos en dos energías características, 1173 y 1333 kilo-electrón-voltios. Y estos son producidos por el decaimiento radiactivo del hierro-60 al cobalto-60.

Roland Diehl del Instituto Max-Planck para Física Extraterrena, lidera este estudio y cree que es un gran avance. "Estas líneas de rayos gamma han sido detectadas antes con cierto conflicto. Integral es el único instrumento capaz de hacer esto y mostró que el hierro-60 existe en el espacio interestelar de nuestra galaxia", señaló.

Más que una curiosidad, su presencia abre una puerta hacia el corazón de las estrellas más masivas en el cosmos. La mayoría de los elementos químicos son construidos dentro de las estrellas a partir de ingredientes "crudos" presentes durante la formación de la estrella a partir de una nube interestelar de gas. Además del hidrogeno y el helio producido por el Big Bang, el gas contiene metales, a partir de generaciones previas de estrellas y sus reacciones nucleares.

Hasta su detección, los astrónomos tenían sólo un isótopo radiactivo para probar la construcción de elementos químicos en las estrellas y su distribución con respecto a la futura formación estelar. Este era el isótopo radiactivo aluminio-26, descubierto en 1978. "El estudio del aluminio-26 se ha desarrollado hacia una rama de la astronomía" dice Diehl.

El hierro-60 brinda a los astrónomos nuevos conocimientos- algunos producidos en las mismas estrellas como el aluminio-26, su producción es muy diferente. El hierro-60 es sintetizado tarde en la vida de una estrella y muy profundamente en ella. Mientras las estrellas masivas envejecen, desarrollan una estructura en capas en las cuales diferentes elementos químicos se fusionan. Mientras que el aluminio-26 constituye un peldaño en las reacciones nucleares, el hierro-60 es producido por isótopos de hierro preexistentes por un proceso denominado "captura de neutrones" en las capas donde el helio y los átomos de carbono se fusionan.

"El hierro-60 nos adentra en el estudio de la captura de neutrones en las estrellas con radioactividad contemporánea" dice Diehl. Esto ha motivado que aceleradores de partículas inicien estudios más detallados de cuán fácilmente son capturados los neutrones de hierro. "A diferencia del aluminio-26, el hierro-60 es únicamente expulsado hacia el espacio cuando las estrellas hacen explosión, al final de sus vidas. Entonces decae en un período promedio de 1,5 millones de años, produciendo los rayos gamma que Integral detectó". Los nuevos datos fijan bajo la razón entre el hierro-60 y el aluminio-26, el cual tiene una vida media de 740.000 años. Predicciones previas la ubicaban entre 10 y 100 %. Integral la muestra en 15% que está de acuerdo a las estimaciones teóricas actuales.

Los físicos nucleares y teóricos han sido estimulados por los resultados de Integral para realizar predicciones mas precisas.

Aunque Integral claramente considera a los rayos gamma como indicadores, estos son demasiado débiles como para realizar un mapa a través de la galaxia. "Realizar un mapa de la distribución de Hierro-60 es un trabajo para la próxima generación de instrumentos de rayos gamma" dice Diehl. A pesar de esto, el equipo de científicos continuará observando con Integral con la esperanza de tener ideas gruesas acerca de la extensión del isótopo a través de la galaxia.

Este trabajo será publicado con el título "SPI observations of the diffuse 60Fe emission in the Galaxy", por W. Wang, M. Harris, R. Diehl, H. Halloin, B. Cordier, A.W. Strong, K. Kretschmer, J. Knödlseder, P. Jean, G.G. Lichti, J.P. Roques, S. Schanne, A. von Kienlin, G. Weidenspointner, C. Wunderer, aceptado para publicación el 26 de abril del 2007 en Astronomy and Astrophysics.

(saa)

Más información en:
http://www.esa.int/