MADRID (EFE).— Las estrellas realizan en su núcleo las reacciones que transforman hidrógeno en helio, lo que libera la energía que hace que brillen y que, en el caso del Sol, posibilita la vida en la Tierra.
Ahora, un equipo de científicos logró la primera prueba experimental de cómo brillan las estrellas masivas.
El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo y todas las estrellas nacen cuando comienza a fusionarse el hidrógeno hasta producir helio, que se va condensando en el centro de los astros. Este proceso, que el Sol lleva haciendo 4,500 millones de años, se repite en buena parte de sus vidas.
Para llevarlo al cabo en las estrellas se dan dos reacciones nucleares de fusión distintas: una, llamada cadena de protón-protón (pp), transforma directamente isótopos de hidrógeno en otros de helio, y otra, denominada ciclo CNO, en el que la fusión es catalizada por el carbono, el nitrógeno y el oxígeno.
La primera domina la producción de energía en estrellas de tamaño similar al Sol, produciendo alrededor del 99%. Ha sido estudiada extensamente. Se cree que el ciclo CNO (carbono, nitrógeno y oxígeno) tiene mayor peso en la producción de energía en las estrellas más masivas, a partir de 1.3 veces la masa del Sol.
El estudio del ciclo CNO ha sido un desafío para los expertos en Física, debido a que los neutrinos generados en abundancia en el proceso de fusión son muy difíciles de detectar. Y es que estas partículas solares solamente pueden observarse con detectores de alta sensibilidad capaces de excluir la mayoría del ruido de fondo.
En el nuevo trabajo se presenta la primera detección de neutrinos producidos en el Sol por el ciclo CNO o, lo que es lo mismo, la primera evidencia experimental directa de este mecanismo.
Los responsables del descubrimiento son los investigadores reunidos en el proyecto Borexino, de los Laboratorios Nacionales Gran Sasso del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia.
Sus resultados se presentaron en junio en el Congreso Neutrino de Chicago y ayer se publicaron en “Nature”.
Según sus responsables, se trata de “un hallazgo experimental de valor histórico”, que completa el capítulo de la Física que comenzó en la década de 1930, cuando Hans Bethe y Carl Friedrich von Weizsacker propusieron de forma independiente que la fusión de hidrógeno en las estrellas también podría ser catalizada por los núcleos pesados de CNO.
Sus implicaciones para la comprensión de los mecanismos estelares “son enormes”, aseguran los investigadores. Dado que el ciclo CNO es predominante en las estrellas más masivas que el Sol, Borexino obtuvo evidencia experimental de lo que es el canal dominante para la fusión de hidrógeno.
“Borexino consiguió ver todos los mecanismos principales a través de las cuales se teorizó que el Sol fusiona dos protones para dar lugar a helio y, por tanto, a energía”, resume el investigador David Bravo, quien recuerda que gracias al estudio del Sol podemos saber lo que pasa en otras estrellas, pero también sobre la formación de planetas o los elementos que dan lugar a la vida.
Una de las grandes preguntas que queda en suspenso, pero cuya respuesta se acerca gracias a resultados como éstos, es la metalicidad del Sol, es decir, qué elementos más pesados que el helio, como el carbono, nitrógeno y oxígeno, contiene.
“Más o menos este dato se conoce a través de observaciones diferentes, pero no con precisión, lo que tendría implicaciones muy amplias sobre cómo entendemos muchos mecanismos estelares. Los neutrinos son los únicos que pueden dirimir esta cuestión y por eso esta detección es un penúltimo paso crucial”, concluye Bravo.
De un vistazo
Estudian primera cadena
Borexino ya había estudiado en detalle la cadena protón-protón a través de la detección de los flujos de neutrinos principales provenientes de ella. Con la medición de estas partículas en el ciclo CNO se logra la primera evidencia experimental de la existencia de este mecanismo adicional de generación de energía en el universo.
Innovadora
“Finalmente tenemos la primera confirmación innovadora y experimental de cómo brillan las estrellas más masivas que el Sol”, resume el experto Gianpaolo Bellini.
Descubrimientos
Se trata, agrega el científico, de la culminación de más de 10 años de descubrimientos de Borexino en la física del Sol, los neutrinos y las estrellas.