Las imágenes de una colisión de estrellas que arrojó moléculas radiactivas al espacio

Un equipo de astrónomos hizo la primera detección fehaciente de una molécula radiactiva en el espacio interestelar: una variación, o isotopólogo, del monofluoruro de aluminio (26AlF), según informó ALMA. 

Los nuevos datos, obtenidos con los radiotelescopios ALMA y NOEMA, revelaron que este isotopólogo radiactivo se formó a partir de la colisión de dos estrellas, un fenómeno cósmico extremadamente raro presenciado en la Tierra como el nacimiento de una “nueva estrella”, o nova, en el año 1670.

Cuando dos estrellas similares a la Tierra chocan, el resultado puede ser una explosión espectacular, seguida del nacimiento de una estrella totalmente nueva. En 1670 se observó un fenómeno de éstos en la Tierra, que en ese entonces cobró el aspecto de una “nueva estrella” roja y brillante.

Imagen compuesta de CK Vul, o lo que quedó de una colisión entre dos estrellas. El impacto arrojó moléculas radiactivas al espacio, como se aprecia en la estructura de lóbulo doble naranja en el centro. Esta es una imagen del monofluoruro de aluminio-27 captada por ALMA, pero la escasa versión isotópica del AlF se encuentra en la misma región. La imagen roja y difusa es una imagen de ALMA correspondiente al polvo presente en un área más amplia. El azul corresponde a emisiones ópticas de hidrógeno captadas por el observatorio Gemini. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kamiński y M. Hajduk; Gemini, NOAO/AURA/NSF; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Aunque al principio fue visible a simple vista, esta explosión de luz cósmica rápidamente se desvaneció, y ahora requiere poderosos telescopios capaces de detectar lo que quedó de la colisión: una tenue estrella central rodeada por un halo de material brillante que se aleja de ella.

Cerca de 348 años después de este acontecimiento, un equipo internacional de astrónomos usó los radiotelescopios ALMA y NOEMA para estudiar los restos de esta explosiva fusión estelar, conocida como CK Vulpeculae (CK Vul), y detectó señales claras y fehacientes de una versión radiactiva del aluminio (26Al, un átomo con 13 protones y 13 neutrones) enlazada con átomos de flúor, que da como resultado el monofluoruro de aluminio-26 (26AlF).

Esta es la primera molécula que contiene un radioisótopo inestable detectada con seguridad fuera de nuestro Sistema Solar. Los isótopos inestables, al contener una cantidad excesiva de energía nuclear, terminan reduciéndose a una forma estable y menos radiactiva. En este caso, el aluminio-26 (26Al) se convierte en magnesio-25 (25Mg).

Representación artística de la colisión de dos estrellas como las que dieron nacimiento a CK Vul. El recuadro ilustra la estructura interna de una gigante roja antes de la fusión, donde una fina capa de aluminio-26 (café) rodea el núcleo de helio. El extenso envoltorio convectivo (no está representado a escala) que constituye la capa externa de la estrella puede mezclar el material interno y superficial, pero nunca alcanza profundidades suficientes para extraer el aluminio-26. Solo una colisión con otra estrella puede dispersar el aluminio-26. Créditos: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Los investigadores detectaron la huella espectral de estas moléculas en los escombros presentes alrededor de CK Vul, que se encuentra a unos 2.000 años luz de la Tierra. Mientras giran en el espacio, estas moléculas emiten una característica luz en longitudes de onda milimétricas, un proceso conocido como transición rotacional. Para los astrónomos, este es el mejor indicio para detectar moléculas.

Los astrónomos también descubrieron que las dos estrellas que se fusionaron tenían una masa relativamente baja, siendo una de ellas una estrella roja gigante con una masa de entre 0,8 y 2,5 veces la masa de nuestro Sol.

Imagen de ALMA de la molécula radioactiva de monofluoruro de aluminio-26 detectada en CK Vul. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NRAO/AUI/NSF; B. Saxton

“Esta primera observación directa de un isótopo en un objeto de tipo estelar también es importante en el contexto más amplio de la evolución química galáctica”, agrega Kamiński. “Es la primera vez que se identifica un productor activo del nucleido radiactivo 26Al a través de observaciones directas”.

Hacía décadas que se conocía la existencia de una cantidad de 26Al equivalente a unos tres soles repartida por la Vía Láctea. Sin embargo, las observaciones que habían permitido detectar su presencia, realizadas en longitudes de onda de rayos gamma, no permitían identificar las fuentes individuales ni explicar de dónde provenían los isótopos.

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