¿De dónde provienen la mayoría de los elementos esenciales para la vida en la Tierra? La respuesta:dentro de los hornos de estrellas y las explosiones que marcan el final de la vida de algunas estrellas.

Los astrónomos han estudiado durante mucho tiempo las estrellas que explotaron y sus restos, conocidos como "remanentes de supernovas", para comprender mejor exactamente cómo las estrellas producen y luego diseminan muchos de los elementos observados en la Tierra. y en el cosmos en general.

Debido a su estado evolutivo único, Cassiopeia A (Cas A) es uno de los remanentes de supernova más intensamente estudiados. Una nueva imagen del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA muestra la ubicación de diferentes elementos en los restos de la explosión:silicio (rojo), azufre (amarillo), calcio (verde) y hierro (violeta). Cada uno de estos elementos produce rayos X dentro de estrechos rangos de energía, permitiendo la creación de mapas de su ubicación. La onda expansiva de la explosión se ve como el anillo exterior azul.

Los telescopios de rayos X como Chandra son importantes para estudiar los restos de supernovas y los elementos que producen porque estos eventos generan temperaturas extremadamente altas, millones de grados, incluso miles de años después de la explosión. Esto significa que muchos remanentes de supernova, incluyendo Cas A, brillan más intensamente en longitudes de onda de rayos X que son indetectables con otros tipos de telescopios.

La aguda visión de rayos X de Chandra permite a los astrónomos recopilar información detallada sobre los elementos que producen objetos como Cas A. Por ejemplo, no solo son capaces de identificar muchos de los elementos que están presentes, pero cuánto de cada uno está siendo expulsado al espacio interestelar.

Los datos de Chandra indican que la supernova que produjo Cas A ha producido cantidades prodigiosas de ingredientes cósmicos clave. Cas A se ha dispersado alrededor de 10, 000 masas terrestres por valor de azufre solo, y unos 20, 000 masas terrestres de silicio. El hierro en Cas A tiene una masa de aproximadamente 70, 000 veces mayor que la de la Tierra, y los astrónomos detectan la friolera de un millón de masas terrestres de oxígeno expulsado al espacio desde Cas A, equivalente a aproximadamente tres veces la masa del Sol. (Aunque el oxígeno es el elemento más abundante en Cas A, su emisión de rayos X se extiende a través de una amplia gama de energías y no se puede aislar en esta imagen, a diferencia de los otros elementos que se muestran).

Los astrónomos han encontrado otros elementos en Cas A además de los que se muestran en esta nueva imagen de Chandra. Carbón, nitrógeno, También se han detectado fósforo e hidrógeno utilizando varios telescopios que observan diferentes partes del espectro electromagnético. Combinado con la detección de oxígeno, esto significa todos los elementos necesarios para producir ADN, la molécula que transporta la información genética, se encuentran en Cas A.

El oxígeno es el elemento más abundante en el cuerpo humano (alrededor del 65% en masa), el calcio ayuda a formar y mantener huesos y dientes sanos, y el hierro es una parte vital de los glóbulos rojos que transportan oxígeno a través del cuerpo. Todo el oxígeno del Sistema Solar proviene de la explosión de estrellas masivas. Aproximadamente la mitad del calcio y aproximadamente el 40% del hierro también provienen de estas explosiones, con el resto de estos elementos suministrado por explosiones de menor masa, estrellas enanas blancas.

Si bien la fecha exacta no está confirmada, muchos expertos piensan que la explosión estelar que creó Cas A ocurrió alrededor del año 1680 en el período de tiempo de la Tierra. Los astrónomos estiman que la estrella condenada tenía aproximadamente cinco veces la masa del Sol justo antes de explotar. Se estima que la estrella comenzó su vida con una masa aproximadamente 16 veces mayor que la del Sol. y perdió aproximadamente dos tercios de esta masa en un viento vigoroso que sopla desde la estrella varios cientos de miles de años antes de la explosión.

Más temprano en su vida, la estrella comenzó a fusionar hidrógeno y helio en su núcleo en elementos más pesados ​​a través del proceso conocido como "nucleosíntesis". La energía producida por la fusión de elementos cada vez más pesados ​​equilibró la estrella contra la fuerza de la gravedad. Estas reacciones continuaron hasta que formaron hierro en el núcleo de la estrella. En este punto, una mayor nucleosíntesis consumiría en lugar de producir energía, entonces la gravedad hizo que la estrella implosionara y formara un núcleo estelar denso conocido como estrella de neutrones.

El medio exacto por el cual se produce una explosión masiva después de la implosión es complicado, y un tema de intenso estudio, pero finalmente el material que caía fuera de la estrella de neutrones se transformó por reacciones nucleares posteriores al ser expulsado hacia afuera por la explosión de la supernova.

Chandra ha observado repetidamente Cas A desde que el telescopio fue lanzado al espacio en 1999. Los diferentes conjuntos de datos han revelado nueva información sobre la estrella de neutrones en Cas A, los detalles de la explosión, y detalles sobre cómo se expulsan los escombros al espacio.