El fósforo que da vida puede provenir de un tipo raro de nova

El fósforo es uno de los pocos elementos que pueden ser esenciales para la vida, pero su origen es un misterio. Se sabe que las supernovas de colapso del núcleo forman algo de fósforo, pero esta fuente por sí sola no puede explicar su abundancia y distribución dentro de la galaxia. Si las novas, en lugar de las supernovas, son la principal fuente de fósforo, entonces lo que vemos tiene más sentido, con implicaciones importantes para las perspectivas de encontrar vida en otros lugares.

Entre los componentes de la vida, el fósforo es una rareza. Otros ingredientes utilizados por todos los seres vivos de la Tierra, como el carbono y el hidrógeno, son muy comunes, galácticamente hablando. Esperamos que, cualesquiera que sean las limitaciones que puedan existir para comenzar la vida en otro lugar, la falta de estos elementos no esté entre ellas. Los humanos necesitan algunos elementos mucho más raros, como el selenio, pero muchas otras formas de vida no los necesitan, y si la Tierra hubiera sido deficiente en estos ingredientes, la evolución podría haber encontrado otro camino.

El fósforo es más abundante en la corteza terrestre que el carbono, pero puede que no ocurra lo mismo en la galaxia en general: la variación en su concentración entre estrellas se considera una especie de enigma. Con un número atómico más alto que el de otros elementos esenciales, no se forma tan fácilmente, lo que generó una búsqueda para identificar sus orígenes.

Un nuevo estudio apunta a las novas de oxígeno y neón. Como todas las novas, se trata de enanas blancas en órbitas cercanas a otra estrella, normalmente una gigante roja. La enana blanca es tan densa y su compañera tan difusa que la estrella más pequeña puede extraer materia de la otra para formar un disco de acreción. A medida que el material del disco gira en espiral hacia la enana blanca, a veces se acumula hasta el punto en que se calienta lo suficiente como para iniciar una fusión nuclear, lo que provoca un brillo repentino. El mundo espera ansiosamente la visión de la nova recurrente más brillante, T Coronae Borealis, que se espera que tenga un estallido de este tipo muy pronto.

Las novas a veces se clasifican según los elementos más visibles de su espectro. Desde finales de la década de 1990 se sospecha que las novas de oxígeno-neón, u oxígeno-neón-magnesio, también conocidas como novas ONe, forman fósforo en abundancia mediante una ruta de fusión compleja, donde otras novas producen poco o nada. Dado que algunas novas estallan con frecuencia (según los estándares galácticos) durante largos períodos de tiempo, la producción acumulada de fósforo puede ser muy grande.

Una de las novas involucra enanas blancas con masas al menos un 25 por ciento mayores que las del Sol. El profesor Kenji Bekki de la Universidad de Australia Occidental dijo a IFLScience que para obtener una enana blanca como esa, la estrella progenitora necesita comenzar con entre 7 y 9 masas solares, algo que es relativamente raro.

Cuando Bekki y el Dr. Takuji Tsujimoto, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, modelaron las concentraciones esperadas de fósforo en las estrellas si gran parte del mismo se formara en una nova, consiguieron una coincidencia cercana con lo observado. Un gráfico de la proporción de fósforo a hierro en las estrellas en comparación con la proporción de hierro a hidrógeno produce un patrón extraño. Las estrellas con bajo contenido de hierro también tienen poco fósforo, pero a medida que el hierro se vuelve más abundante, el fósforo aumenta, no sólo en comparación con el hidrógeno, sino también con el hierro. Luego, en un determinado momento, la tendencia se invierte, de modo que el fósforo se vuelve más escaso en relación con el hierro.

[Novae have a] velocidad del viento de 3.000 kilómetros por segundo, mucho mayor que el promedio de la Vía Láctea.

Profesor Kenji Bekki

La abundancia de hierro es una medida importante aquí, porque se utiliza para rastrear cuán evolucionadas están las estrellas. Las primeras estrellas eran hidrógeno y helio puros, pero la siguiente generación, formada a partir de sus cenizas, tenía más metales, utilizando el hierro como medida principal.

Bekki y Tsujimoto proponen que las novas ONe fueron más comunes en nuestra galaxia hace unos 8 mil millones de años, proporcionando un impulso de fósforo a las estrellas formadas posteriormente. A medida que su frecuencia disminuyó, las concentraciones de fósforo se estancaron. “Las novas ONe se vuelven menos comunes a medida que aumenta la metalicidad [of the progenitor stars] aumenta”, explicó Bekki. En consecuencia, tuvieron sólo un breve apogeo relativamente temprano en la evolución de la galaxia, pero han dejado un legado vital.

Las explosiones de supernovas son tan poderosas que los elementos que generan se dispersan por todas partes. Las novas son más restringidas, pero Bekki dijo a IFLScience que tienen una «velocidad del viento de 3.000 kilómetros por segundo». [6.7 million miles per hour], mucho más grande que el promedio de la Vía Láctea”. Esto puede empujar una buena cantidad de fósforo hacia las nubes de gas cercanas que luego se convierten en estrellas.

Sin embargo, la pregunta sigue siendo hasta qué punto se encuentra disperso el fósforo. Es posible que la distribución galáctica del fósforo sea bastante desigual y que muchos sistemas planetarios carezcan de la concentración necesaria para la riqueza de vida que vemos en la Tierra. «Para responder a esta pregunta necesitamos más cálculos», dijo Bekki. «Quizás tengamos mucha suerte de tener tanto fósforo como tenemos».

Si Bekki y Tsujimoto tienen razón, las novas ONe deberían producir cloro junto con fósforo. Sugieren investigar las distribuciones de cloro para probar su teoría.

El estudio se publica en The Astrophysical Journal Letters.