Nature publica noves observacions que confirmen una teoria de científics de l’Institut de Ciències de l’Espai ICE (CSIC-IEEC)
• Per primera vegada s’ha detectat beril·li radioactiu – que es transforma en liti – en una explosió de nova.
• La contribució de les explosions estel·lars és crucial per entendre l’evolució del contingut de liti de la Via Làctia.
Barcelona, 18 febrer 2015.
Observacions recents han permès resoldre el trencaclosques relatiu a l’origen del liti. Un dels escenaris de producció d’aquest element són les explosions de noves, però fins ara mai s’havia detectat liti en aquestes estrelles. Ara per primera vegada ha estat observat beril·li radioactiu (7Be), el nucli pare del liti (7Li), en una nova, la V339 Del (Nova Delphini 2013). A la dècada dels noranta, Margarita Hernanz, de l’ICE (CSIC-IEEC) i col·legues, van desenvolupar models detallats de la producció de liti en noves. Demà, Hernanz publicarà un article News & Views a l’últim número de Nature sobre les noves troballes que validen la seva teoria.
El liti és l’element químic més lleuger després de l’hidrogen i l’heli. És l’element sòlid més lleuger i menys dens en condicions normals – ja que l’hidrogen i l’heli són gasos. Juga un paper important en la nostra vida, tant a nivell tecnològic, sent matèria primera de bateries de mòbil i altres dispositius, com en el nostre organisme. No obstant això, encara no està clar el seu origen.
Tal i com es va predir a la dècada dels cinquanta, gairebé tots els elements químics s’originen en les estrelles, on es generen per reaccions nuclears, que comencen per la fusió de l’hidrogen en heli. Els elements produïts en les estrelles són expulsats al medi interestel·lar – del qual sorgiran noves estrelles – sigui per vents estel·lars o per explosions estel·lars de supernoves i noves. “Estem fets de pols d’estrelles. No obstant això, alguns elements – anomenats elements lleugers, liti, beril·li i bor – tenen mecanismes de formació diferents”, explica Hernanz.
L’origen del liti i la seva evolució des del naixement de l’Univers és un problema antic i un repte per als científics. Se sap que una fracció del liti es va produir durant la Gran Explosió – el Big Bang – fa uns 13,5 milers de milions d’anys. Un altre mecanisme de producció del liti són les reaccions nuclears induïdes per rajos còsmics energètics en el medi interestel·lar. Però cal també la contribució de les estrelles, per entendre l’evolució del contingut de liti en la Via Làctia, especialment el seu increment després de la formació del Sistema Solar, fa 4,5 milers de milions d’anys.
Una font estel·lar de liti difícil d’identificar
Els científics creuen que estrelles velles de poca massa, com algunes gegants vermelles i les explosions de noves, poden ser fàbriques de liti. Fins ara, el liti s’havia detectat en diverses estrelles gegants, però mai en noves.
Les noves són explosions estel·lars que es produeixen a la zona externa de les nanes blanques.
Aquestes estrelles estan en la fase final de la seva vida, després d’haver esgotat tot el seu
combustible nuclear. Les nanes blanques tenen masses similars a la del Sol, amb tamanys com
la Terra, el que significa que la seva densitat és enorme. Si es troben aïllades, el seu destí és
apagar-se fins a desaparèixer, però quan tenen una estrella companya propera, poden
“rejovenir”. La nana blanca atreu material ric en hidrogen de la seva estrella companya. Aquesta
matèria s’acumula fins a formar una capa densa on es produeix la ignició de l’hidrogen. La
conseqüència és una erupció termonuclear – similar a una bomba d’hidrogen – que provoca una
expansió ràpida i l’expulsió de matèria, a més d’un gran augment de la brillantor.
“La fusió de 3He i 4He forma 7Be, un nucli radioactiu amb una vida mitjana de 53 dies que es
transforma en 7Li. “El 7Be acabat de produir en les proximitats de la superfície estel·lar ha de ser
transportat a zones més fredes abans de desintegrar-se, per evitar la destrucció del seu nucli fill,
7Li, un cop creat. Aquest és el mecanisme de transport del 7Be per produir 7Li a les estrelles,
predit en els anys cinquanta per Cameron i Fowler “, explica Hernanz. Juntament amb els
investigadors José (UPC-IEEC), Isern (CSIC-IEEC) i Coc (CSNSM-IN2P3, França), Hernanz va
publicar el 1996 el primer càlcul detallat de la síntesi del liti en noves, a la revista Astrophysical
Journal Letters.
Observacions, clau per posar a prova la teoria
Científics de l’Observatori Astronòmic Nacional del Japó han proporcionat la primera evidència
observacional de la síntesi de liti en noves, gràcies a la detecció de 7Be radioactiu – el nucli pare
del 7Li – durant l’explosió de la nova V339 Del (Nova Delphini 2013). Aquesta complicada mesura
s’ha realitzat amb el Telescopi Subaru operant a alta resolució espectral, 0,0052 nm, capaç de
distingir el doblet de 7Be II del d’9Be II, tots dos a longituds d’ona en el rang 312-313 nm.
La quantitat de 7Be-7Li observat és similar o més gran que la prevista. “Això podria significar que
les noves juguessin un paper més important del que es creia com a fonts del liti galàctic,” conclou
Hernanz.
Referències
-Hernanz, M. A lithium -rich stellar explosion. Nature 518, 307-308 (2015)
-Tajitsu, A., Sadakane, K., Naito, H., Arai, A. & Aoki, W. Nature 518, 381-384 (2015)
-Hernanz, M., José, J., Coc, A. & Isern, J. Astrophys. J. 465, L27-L30 (1996)
Dades investigador
Margarita Hernanz , ICE (CSIC-IEEC)
Tel: 93 737 97 88 (Ext. 933054)
Departament Comunicació IEEC
Cristina Jiménez
Tel: 93 280 20 88 (Ext. 26)