LA PIEDRA ROSETA CÓSMICA por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

La preocupación por averiguar el origen de los elementos de la Tabla Periódica se mantiene desde el mismo momento de su formulación. Mendeleiev tuvo la audacia de concebir una clasificación que contemplaba, incluso, los elementos desconocidos en su momento. Lsa Tabla Periódica es una especie de damero mágico en el que todos los elementos tienen su sitio y todos los sitios tienen su elemento. Ha servido para sistematizar la Química, para ordenar el estudio de los compuestos químicos y para establecer sus reglas de formación. Hay que otorgarle un valor excepcional a la propuesta de Mendeleiev, por lo acertado de la misma y la repercusión que ha tenido en el avance científico..

Asociado a la propia Tabla Periódica se sitúa el origen de los elementos que contiene. El Big Bang generó los primeros elementos: hidrógeno, helio y algo de Litio. El resto se formaron en las estrellas. Hasta 2016 se encontraba en las estrellas de menos de ocho masas solares la formación de los elementos hasta el hierro, mediante fusión, propiciada por la componente gravitatoria de las sucesivas capas de hidrógeno y una vez consumido éste, helio, litio, carbono, oxígeno, etc, que sucesivamente van ejerciendo la presión capaz de generar las elevadas temperaturas que requiere el proceso. Las estrellas de más de ocho masas solares, sufriendo un proceso que, finalmente, las hace estallar en una supernova, eran las candidatas a formar los elementos por encima del hierro. Pero en 2016 una galaxia, apenas visible, una galaxia satélite de nuestra Vía Láctea, denominada Reticulum II (Ret II) proporcionó evidencias de que el papel que se le atribuía a las supernovas, pudiera no ser correcto. La composición química de las estrellas en esta Galaxia, sugieren que las estrellas de neutrones que se fusionan son la vía por la que se pueden generar elementos pesados como el oro o el platino.

En general, las estrellas de neutrones se forman tras la muerte de las estrellas de gran masa, como entre 10 y 20 masas solares (superiores a unos ocho masas solares). Se pueden formar en cualquier momento y no solo en los primeros instantes de formación del Universo, cuando fueron dominantes, dado que se disponía de gran cantidad de nubes de gas susceptibles de colapsar gravitacionalmente, incluso con cierta propensión a formar estrellas binarias. Los elementos mas pesados que el hierro, que son la mayoría en el Sistema Periódico, se producen en entornos con densidades de neutrones libres elevadas, superando el millón de partículas por centímetro cúbico. Los neutrones libres son capturados por núcleos que dan lugar a especies estables mas pesadas, radiactivas que, por tanto, decaen a otros elementos de especies estables. Por otro lado, los procesos de captura de neutrones lentos, también llamados procesos s, acontecen en la evolución de las estrellas de menos de ocho masas solares. Pero solamente se forman de esta manera isótopos de elementos por encima del hierro. Otra alternativa es la creación de elementos mediante el denominado proceso r que requiere densidades de neutrones muy elevadas para bombardear los núcleos, que son los flujos que suministran las explosiones supernovas.

Así pues, las estrellas de neutrones que orbitan entre sí, producen núcleos mediante el proceso r. La detección de la coalescencia de dos estrellas de neutrones mediante la instalación LIGO (Laser Interferometer GravitationalWave Observatory ) y Virgo interferometer measurements of gravitational waves,. han ayudado a comprender el origen de los elementos pesados. Ahora, hay que estudiar detenidamente si se producen en el entorno o en la profundidad de las estrellas de neutrones que se fusionan. No se parte de cero, dado que se han efectuado experimentos en aceleradores, que han proporcionado datos valiosos. Hay que conciliar los datos provenientes de las dos fuentes.

Sólo hace seis décadas que se pronosticó la existencia del denominado proceso r. La abundancia de los elementos más pesados que el hierro producido mediante el proceso r, se ha inferido, como señalan Frebel y Beers, a partir del material del sistema solar, como los meteoritos y del análisis de la atmósfera solar. Claro que, el material del que se ha formado el sistema solar tiene una antigüedad de unos 8.000 millones de años, en los que se ha enriquecido con los materiales de estrellas previas. Este hecho dificulta delimitar los procesos de nucleosíntesis que han ido aportando en los distintos tiempos. A partir de la década de los 80, se comenzó con la identificación de estrellas deficientes en hierro, probablemente formadas en los primeros miles de millones de años tras el Big Bang. Se estimó que el numero de estrellas con abundancia de hierro de menos del 1% de la del Sol actualmente, a muchas decenas de miles de tales estrellas. La espectroscopía de alta resolución ha desvelado que entre un 3% y un 5% de las primitivas estrellas tienen enriquecimientos elevados, asociados a procesos r. Son tan poco frecuentes que resultan algo así como encontrar una aguja en un pajar, entre los cientos de miles de millones de estrellas que conforman nuestra Vía láctea. Pero son las análogas a las piedras Rosetta que los astrofísicos emplean para descifrar el origen del proceso r, y en suma, la formación de buena parte de los elementos de la Tabla Periódica.