Cómo se forma el oro en el universo: colisiones de estrellas de neutrones y el origen de los elementos pesados

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El oro de tus joyas nació en una colisión de estrellas de neutrones (Parte 3)

Cada vez que miras una joya de oro, un reloj de platino o cualquier objeto fabricado con uno de estos metales, estás contemplando algo mucho más antiguo que la Tierra.

Los átomos que forman ese metal fueron creados antes de que existiera nuestro planeta.

Durante mucho tiempo, los astrónomos no sabían exactamente dónde se fabricaban algunos de los elementos más pesados de la naturaleza.

El Big Bang produjo principalmente hidrógeno y helio.

Las estrellas fabricaron carbono, oxígeno y muchos otros elementos.

Pero el origen de buena parte del oro, el platino y otros elementos muy pesados exigía unas condiciones mucho más extremas.

Una de las respuestas llegó cuando los astrónomos empezaron a observar uno de los acontecimientos más extraordinarios del universo:

la fusión de dos estrellas de neutrones.

1. El misterio de los elementos pesados

Para fabricar muchos de los elementos más pesados se necesita un proceso conocido como captura rápida de neutrones, o proceso r.

En determinadas condiciones, los núcleos atómicos pueden capturar grandes cantidades de neutrones en intervalos de tiempo extremadamente cortos.

Después, mediante procesos radiactivos, esos núcleos pueden transformarse en elementos cada vez más pesados.

El problema era encontrar un lugar del universo donde existiera una cantidad suficiente de neutrones libres y una densidad de materia capaz de mantener este proceso.

Durante décadas se estudió la posibilidad de que algunas supernovas pudieran producir una parte importante de estos elementos.

Pero los modelos mostraron que no todas las supernovas ofrecen las condiciones necesarias para explicar las abundancias observadas.

Hacía falta un escenario todavía más rico en neutrones.

Y las estrellas de neutrones proporcionaban precisamente eso.

2. Dos estrellas atrapadas por la gravedad

Las estrellas de neutrones pueden formarse cuando estrellas masivas terminan su evolución y sus núcleos colapsan.

Son objetos extraordinariamente compactos: una masa comparable a la del Sol puede quedar concentrada en una esfera de apenas unas decenas de kilómetros de diámetro.

En algunos casos, dos de estas estrellas nacen formando un sistema binario.

Durante millones o incluso miles de millones de años permanecen orbitándose mutuamente.

Pero el sistema no es completamente estable.

Al moverse aceleradamente, emiten ondas gravitacionales, pequeñas perturbaciones que se propagan por el espacio-tiempo.

Al perder energía de esta manera, sus órbitas se van haciendo cada vez más pequeñas.

Cada vuelta dura menos.

Cada acercamiento es más rápido.

Hasta que llega un momento en que las dos estrellas ya no pueden mantener la distancia que las separa.

3. La colisión que produce una kilonova

Cuando finalmente se fusionan, el acontecimiento libera una cantidad enorme de energía.

La materia de las dos estrellas se deforma y parte de ella puede ser expulsada al espacio a velocidades enormes.

El fenómeno puede producir una kilonova, una explosión transitoria asociada a la expulsión de material rico en neutrones y a la formación de elementos pesados.

La colisión también genera una intensa señal de ondas gravitacionales.

Y eso cambió nuestra forma de estudiar estos acontecimientos.

En 2017, los observatorios LIGO y Virgo detectaron las ondas gravitacionales procedentes de una fusión de estrellas de neutrones conocida como GW170817.

Por primera vez se pudo relacionar directamente una señal gravitacional con la luz procedente de la misma fuente.

El universo acababa de proporcionarnos una demostración extraordinaria de cómo se fabrican y dispersan algunos de sus elementos más pesados.

4. La fábrica cósmica de elementos pesados

En la materia expulsada durante la colisión existe una enorme cantidad de neutrones.

Los núcleos atómicos pueden capturarlos a gran velocidad.

Después, algunos de esos núcleos experimentan desintegraciones radiactivas que cambian su composición y permiten construir elementos cada vez más pesados.

Es un proceso extraordinariamente rápido.

En cuestión de segundos puede quedar determinada una parte importante de la composición de los materiales expulsados.

Entre los productos posibles se encuentran elementos pesados como el oro y el platino, además de muchos otros núcleos ricos en neutrones.

Cuando la materia se aleja de la colisión, se enfría y continúa su viaje por el espacio.

Con el tiempo, esos elementos pueden incorporarse a nuevas nubes de gas y polvo.

Y ahí comienza otra historia.

5. Cómo llegó ese oro hasta la Tierra

El Sistema Solar nació hace unos 4.600 millones de años a partir de una nube de gas y polvo que ya contenía elementos fabricados por generaciones anteriores de estrellas.

Entre ellos se encontraban elementos pesados formados mediante diferentes procesos de nucleosíntesis, incluido el proceso r.

Parte de ese material terminó incorporándose al Sol.

Otra parte pasó a formar los planetas, asteroides y otros cuerpos del Sistema Solar.

En la Tierra, el oro quedó repartido entre diferentes reservorios del planeta.

Durante la formación de nuestro mundo, una gran cantidad de elementos pesados descendió hacia las regiones profundas debido a la diferenciación planetaria.

El oro que podemos extraer hoy de la corteza es el resultado de una historia mucho más compleja, en la que intervienen la composición original de la Tierra, la formación de depósitos y los procesos geológicos que posteriormente concentraron el metal.

Por eso, cuando sostenemos una pieza de oro, estamos sosteniendo materia que puede haber recorrido una historia de miles de millones de años antes de llegar hasta nosotros.

6. El destino de las estrellas después de la colisión

¿Qué ocurre después de la fusión?

Depende principalmente de la masa total del sistema y de las propiedades de la materia ultradensa.

En algunos casos, el resultado puede ser un agujero negro.

En otros, puede formarse inicialmente una estrella de neutrones extremadamente masiva que permanezca estable durante un tiempo antes de colapsar.

También existen escenarios en los que el remanente puede sobrevivir como una estrella de neutrones.

La frontera entre estos destinos depende de una física que todavía no conocemos por completo.

Precisamente por eso estas fusiones son tan valiosas.

No solo producen elementos pesados.

También permiten estudiar qué ocurre con la materia cuando alcanza las densidades más extremas conocidas fuera de los agujeros negros.

7. Un mensaje escrito en un metal

Durante mucho tiempo, el oro fue considerado simplemente un material precioso.

La astronomía nos permite verlo de otra manera.

Su valor económico es una cuestión humana.

Su historia física es muchísimo más antigua.

Antes de que existieran la Tierra, el Sol o cualquier ser humano, otras estrellas habían vivido y muerto.

En algún momento de esa historia cósmica, algunas estrellas de neutrones pudieron encontrarse en una espiral final y expulsar al espacio una pequeña parte de su materia.

Entre esos materiales pudieron viajar los átomos que, miles de millones de años después, acabarían formando una joya.

No todo el oro del universo tiene necesariamente el mismo origen.

Pero sabemos que las fusiones de estrellas de neutrones son capaces de fabricar elementos pesados mediante el proceso r y que estos acontecimientos contribuyen al enriquecimiento químico del cosmos.

Así que la próxima vez que mires una joya de oro, puedes pensar en algo mucho más interesante que su precio.

Estás mirando materia que nació mucho antes que nuestro planeta.

Materia que atravesó generaciones de estrellas, viajó por el espacio y terminó formando parte de nuestro mundo.

El oro no es solamente un metal precioso.

Es una pequeña muestra de la historia química del universo.

Nota

Este artículo forma parte de una serie de aproximaciones divulgativas a la astronomía. Combina información científica y lenguaje narrativo. Algunas explicaciones sobre el origen de los elementos pesados simplifican procesos de nucleosíntesis que continúan siendo objeto de investigación. Las fusiones de estrellas de neutrones constituyen una fuente confirmada de elementos producidos mediante el proceso r, aunque no necesariamente explican por sí solas el origen de todos los elementos pesados del universo.

Lectura sugerida 

https://www.universovivobm.com/2026/07/estrellas-de-neutrones-que-son-como.html

Estrellas de Neutrones: qué son, cómo nacen y por qué son los objetos más densos del universo