La «estrella de Barbenheimer» cargada de metales pesados ​​no se parece a nada que los científicos hayan visto o esperado

Los astrónomos han detectado una estrella con una composición tan curiosa que concluyen que debe haber sido enriquecida por una supernova que no concuerda con nuestra comprensión actual de las estrellas en explosión. Sus esfuerzos por reconstruir este evento revelan que probablemente nos hemos perdido algo importante sobre el comportamiento de la primera generación de estrellas gigantes.

En 1999, el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) detectó una estrella roja gigante a una distancia de 13.000 años luz a la que se le dio la etiqueta J0931+0038. La estrella era inusual en su color y ubicación en el halo galáctico, pero no excepcionalmente, lo que llevó a que fuera ignorada durante más de 20 años antes de que el SDSS tomara su espectro el año pasado.

«Tan pronto como vi el espectro, inmediatamente envié un correo electrónico al resto del equipo para hablar sobre cómo aprender más», dijo en un comunicado el Dr. Alex Ji de la Universidad de Chicago.

Las primeras estrellas no eran más que hidrógeno y helio, pero produjeron elementos más pesados, que se han incorporado a las generaciones posteriores. Ciertos elementos tienden a acompañarse unos a otros. Por ejemplo, la cantidad total de elementos más pesados ​​en una estrella a menudo se resume sobre la base de la proporción de hierro a hidrógeno, porque el hierro proporciona un punto de partida decente para estimar la abundancia de todo lo demás.

Sin embargo, a veces las estrellas no siguen las reglas y J0931+0038 es un ejemplo extremo. Todos los elementos con números impares en la tabla periódica son escasos en comparación con los que tienen números pares en ambos lados. Hay un pico en la abundancia de elementos justo por encima del hierro en peso atómico, como el níquel y el zinc, en comparación con los que están justo por debajo, como el titanio, y también muchos elementos pesados ​​como el paladio.

«A veces vemos una de estas características a la vez», dijo la profesora Jennifer Johnson de la Universidad Estatal de Ohio, «pero nunca antes las habíamos visto todas en la misma estrella».

A pesar de su probable gran antigüedad, J0931+0038 solo habría producido helio y quizás un poco de carbono, por lo que los demás elementos son un legado de la supernova cuyos productos la componen. Para producir una combinación tan inusual, debe haber sido una explosión extraordinaria. En un guiño a la sensación de la cultura popular del año pasado, el equipo del SDSS la apodó Barbenheimer Star. Después de todo, el tema de una de estas películas se involucra en una gran cantidad de creación de elementos, aunque a través de fisión en lugar de fusión, y la otra película es todo un espectáculo.

Ahora comienza la búsqueda para identificar la naturaleza de la estrella Barbenheimer. El equipo cree que debe haber caído en una brecha de masa, con una masa entre 50 y 80 veces la del Sol. Se pensaba que las estrellas tan masivas colapsarían directamente en agujeros negros, en lugar de sufrir explosiones de supernova, pero hasta ahora nadie ha podido explicar J0931+0038 de otra manera.

«Sorprendentemente, ningún modelo existente de formación de elementos puede explicar lo que vemos», dijo la Dra. Sanjana Curtis de la Universidad de California, Berkeley. «No es simplemente 'bien, puedes modificar algo aquí y allá y funcionará; todo el patrón de elementos casi parece contradictorio».

«Creemos que es posible que haya tenido suficiente energía como para hacer estallar una galaxia entera por sí sola, aunque sea una galaxia pequeña», dijo Ji en una declaración diferente.

«El Universo dirigió esta película, nosotros sólo somos el equipo de cámara», dijo el Dr. Keith Hawkins de la Universidad de Texas en Austin. «Aún no sabemos cómo terminará la historia».

Aunque los físicos teóricos sin duda harán grandes esfuerzos para modelar el tipo de explosión que podría producir esta combinación de elementos, la clave para resolver el misterio probablemente sea encontrar estrellas similares. Idealmente, podríamos capturar una supernova de estilo Barbenheimer en el acto, pero también ayudaría tener más estrellas con composiciones similares a J0931+0038.

Hoy en día existen estrellas con masas más de 50 veces la del Sol, pero son muy raras. Sin embargo, se cree que fueron más comunes en el universo temprano cuando se formó la estrella Barbenheimer, por lo que debería haber más estrellas como J0931+0038 creadas a partir de sus muertes.

Piénselo: dentro de siglos, cuando los dos grandes éxitos cinematográficos sean olvidados (y mucho menos su lanzamiento simultáneo), los astrónomos todavía pueden referirse a una clase de objetos raros como estrellas de Barbenheimer, sin que pocos sepan por qué.

El descubrimiento y el análisis preliminar se publicarán en Astrophysical Journal Letters, preimpresión en ArXiv.org.