Frecuencia de supernovas en la Vía Láctea - Frecuencia de supernovas en la Vía Lactea

La desintegración radioactiva de los isótopos inestables lleva a la emisión de rayos gamma con una energía característica (en color) que está determinada por las propiedades de los núcleos atómicos. El satélite Integral de ESA ha estado midiendo estos rayos gamma desde octubre de 2002. Los isótopos radioactivos son sub-productos de las reacciones de fusión nuclear, que producen nuevos núcleos atómicos en el interior de las estrellas y en las supernovas. En la luz de rayos gamma del isótopo Al26, que después de aproximadamente un millón de años se transmuta en magnesio, se puede ver el resplandor radioactivo de la galaxia con la producción reciente de nuevos núcleos. La luz visible, por otro lado, a menudo no puede hasta nosotros desde las estrellas de esas regiones, debido a las nubes de gas interestelar que las ocultan. La imagen de fondo muestra nuestra galaxia, la Vía Láctea, tal como aparecería en longitudes de onda visibles, si se la proyectara en un sistema de coordenadas galácticas donde el plano de la galaxia es una línea recta horizontal; superpuesta a ella está la imagen del cielo de Al26 de COMPTEL, que muestra emisiones brillantes provenientes de regiones con estrellas masivas jóvenes. El recuadro de abajo a la derecha muestra el efecto de la galaxia en rotación sobre los rayos gamma que llegan hasta Integral. Crédito: MPE.

Utilizando el observatorio Integral de ESA, un equipo internacional de investigadores ha podido confirmar la producción de aluminio radioactivo (Al₂₆) en estrellas masivas y en supernovas de toda nuestra galaxia y determinar la frecuencia de formación de supernovas, uno de sus parámetros clave.

El equipo, liderado por Roland Diehl del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching, Alemania, determinó que los rayos gamma producidos por la desintegración del Al₂₆ se originan en las regiones centrales de nuestra galaxia, lo que implica que la producción de nuevos núcleos atómicos es un proceso continuo y ocurren en las regiones de formación estelar en la totalidad de la galaxia.

Nuestro medioambiente está compuesto por elementos químicos formados hace muchísimo tiempo por las reacciones de fusión nuclear en el interior de las estrellas y en las supernovas. Este proceso de “nucleosíntesis” lleva a la emisión de rayos gamma, que fácilmente llegan hasta nosotros desde todas partes de nuestra galaxia. El observatorio Integral de ESA ha estado midiendo estos rayos gamma desde octubre de 2002.

Los desplazamientos esperados en la radiación gama producida por la desintegración del Al26, causados por el efecto Doppler a lo largo del plano de la galaxia, como resultado de la rotación galáctica. La distribución modelada de las fuentes (en color) concuerdan con los cambios de posición linear medidos por Integral (cruces). Crédito: MPE

Roland Diehl y sus colegas pudieron medir la emisión de rayos gamma de Al₂₆ a lo largo del plano de la galaxia interior.

Sin embargo, como el disco de la galaxia rota sobre su eje central, con las regiones interiores orbitando a mayor velocidad, los rayos gamma provenientes de la desintegración del Al₂₆ observada en esas regiones, deberían ser modificados por el efecto Doppler en una forma característica. Es este patrón característico el que ha sido encontrado por Integral.

A partir de estas mediciones, el equipo descubrió que los rayos gamma de la desintegración del Al₂₆ nos llegan de hecho de las regiones internas de la galaxia, en lugar de hacerlo desde las regiones del primer plano que se encuentran a lo largo de la misma línea de visión, a causa probablemente de la producción local y peculiar del Al₂₆. Estas regiones no tendrían la alta velocidad relativa que se detectó.

A partir de estas nuevas observaciones, es posible estimar el total del Al₂₆ radioactivo de nuestra galaxia equivale a unas tres masas solares. Esto es mucho, dado que el Al₂₆ es un isótopo extremadamente raro; la fracción estimada para el sistema solar primitivo es de 5/100 000 de Al₂₆ en relación con el isótopo estable de aluminio, Al₂₇.

Como los astrofísicos habían inferido que las fuentes probables son principalmente estrellas masivas, que terminan sus vidas como supernovas, pudieron estimar la frecuencia de tales eventos supernova. Obtuvieron una frecuencia de una supernova cada 50 años, consistente con lo que había sido descubierto indirectamente a partir de las observaciones de otras galaxias y su comparación con la Vía Láctea.

El estudio de los rayos gamma por parte de Integral continuará en operación por varios años más. Los astrofísicos esperan aumentar la precisión de tales mediciones. El líder de proyecto Roland Diehl dijo: “Estas observaciones de rayos gamma proporcionan conocimientos sobre nuestra galaxia hogar, que son difíciles de obtener en otras longitudes de onda debido a la absorción interestelar”.

Los rayos gamma producidos por la desintegración del Al₂₆ fueron detectados por primera vez en el espacio en 1978. Como su vida media conocida es de 720 000 años, esto proporciona evidencia directa de nucleosíntesis actual en progreso, en las estrellas recientemente formadas.

A mediados de la década de 1990, Roland Diehl y sus colegas pudieron demostrar que esta radioactividad de relativamente larga vida está presente en todas las regiones a lo largo del plano de la galaxia. Por lo tanto, se estableció que la producción de nuevos núcleos atómicos es algo común en nuestra galaxia.

Observatorio INTEGRAL de Rayos Gamma. Crédito: ESA / Medialab

Muchos científicos quedaron sorprendidos, porque a fines de la década de 1970 las trazas de la desintegración del Al₂₆ habían sido halladas únicamente en muestras originadas en el sistema solar primitivo. Esto se interpretó como evidencia de que la radioactividad de Al₂₆ era un ingrediente clave en la formación de cuerpos planetarios (el calor radioactivo es necesario para fundir el material cometario y así formar rocas), y que la radioactividad Al₂₆ estaba íntimamente relacionada con el sistema solar primigenio. De las teorías de la década de 1950 que decían que todos los elementos químicos eran producidos en el interior de las estrellas, novas y supernovas, surgieron dos escenarios enfrentados que todavía continúan en debate.

El Al₂₆ del sistema solar primitivo podría ser el resultado de tales procesos estelares que ocurrieron, con alguna actividad mayor, cerca del lugar de formación de nuestro sistema solar, hacer unos 4 500 millones de años. Por otro lado, condiciones especiales durante la formación del sistema solar, podrían haber causado colisiones de partículas de alta energía, que produjera localmente al Al₂₆.

Aunque los rayos gamma muestran claramente una nucleosíntesis cósmica extensa, queda por definir si únicamente esto, o reacciones locales adicionales de alta energía, produjeron la cantidad de Al₂₆ inferida para el sistema solar primitivo. Una forma de responder esta cuestión es la determinación de la existencia total de Al₂₆ en nuestra galaxia.

Estos estudios basados en datos de Integral aparecen en el número 439 de la revista científica Nature, en un artículo titulado “Radioactive 26Al and massive stars in the Galaxy”, por R. Diehl, autor principal, H. Halloin, K. Kretschmer, G.G. Lichti, V. Schönfelder, A.W. Strong, A. von Kienlin y W. Wang, (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemania), P. Jean, J. Knödlseder, J.P.Roques, G.Weidenspointner (Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements y Université Paul Sabatier, Toulouse, Francia), S. Schanne (DSM/DAPNIA/Service d'Astrophysique, CEA Saclay, Gif-Sur-Yvette, Francia), D.H.Hartmann (Clemson University, EE:UU.), C. Winkler (ESA, Noordwijk, Holanda), y C. Wunderer (Space Sciences Lab., Berkeley, EE.UU.)

Web Site: ESA Portal
Artículo: “Integral identifies supernova rate for Milky Way”
Fecha: Enero 05, 2005

Enlace: http://www.esa.int/esaCP/SEMGPQ0VRHE_index_0.html
Fuente: astroseti.org