Los flujos de salida ricos en polvo de estrellas evolucionadas similares a la Nebulosa del Huevo ilustrada son fuentes plausibles de los grandes granos de carburo de silicio presolar que se encuentran en meteoritos como Murchison. Crédito:NASA, W. Sparks (STScI) y R. Sahai (JPL). Recuadro:grano de SiC con ~ 8 micrómetros en su dimensión más larga. Imagen insertada cortesía de Janaína N. Ávila.
Las estrellas tienen ciclos de vida. Nacen cuando los pedazos de polvo y gas que flotan por el espacio se encuentran entre sí, se colapsan y se calientan. Arden de millones a miles de millones de años y luego mueren. Cuando mueran lanzan las partículas que se formaron en sus vientos al espacio, y esos trozos de polvo de estrellas eventualmente forman nuevas estrellas, junto con nuevos planetas, lunas y meteoritos. Y en un meteorito que cayó hace cincuenta años en Australia, Los científicos ahora han descubierto polvo de estrellas que se formó hace 5 a 7 mil millones de años, el material sólido más antiguo jamás encontrado en la Tierra.
"Este es uno de los estudios más interesantes en los que he trabajado, "dice Philipp Heck, curador del Field Museum, profesor asociado de la Universidad de Chicago, y autor principal de un artículo que describe los hallazgos en PNAS . "Estos son los materiales sólidos más antiguos jamás encontrados, y nos cuentan cómo se formaron las estrellas en nuestra galaxia ".
Los materiales que examinaron Heck y sus colegas se denominan granos presolares, minerales formados antes de que naciera el Sol. "Son muestras sólidas de estrellas, verdadero polvo de estrellas, "dice Heck. Estos trozos de polvo de estrellas quedaron atrapados en meteoritos donde permanecieron sin cambios durante miles de millones de años, haciéndolos cápsulas del tiempo de la época anterior al sistema solar.
Pero los granos presolares son difíciles de conseguir. Son raros encontrado solo en aproximadamente el cinco por ciento de los meteoritos que han caído a la Tierra, y son diminutos:cien de los más grandes cabrían en el punto al final de esta oración. Pero el Field Museum tiene la mayor parte del meteorito Murchison, un tesoro de granos presolares que cayó en Australia en 1969 y que la gente de Murchison, Victoria, puesto a disposición de la ciencia. Los granos presolares para este estudio se aislaron del meteorito Murchison para este estudio hace unos 30 años en la Universidad de Chicago.
"Comienza aplastando fragmentos del meteorito hasta convertirlos en polvo, "explica Jennika Greer, estudiante de posgrado en el Field Museum y la Universidad de Chicago y coautor del estudio. "Una vez segregadas todas las piezas, es una especie de pasta, y tiene una característica picante:huele a mantequilla de maní podrida ".
Esta "pasta de meteorito de mantequilla de maní podrida" se disolvió luego con ácido, hasta que solo quedaron los granos presolares. "Es como quemar el pajar para encontrar la aguja, "dice Heck.
Una vez que se aislaron los granos presolares, los investigadores calcularon a partir de qué tipos de estrellas venían y qué edad tenían. "Usamos datos sobre la edad de exposición, que básicamente mide su exposición a los rayos cósmicos, que son partículas de alta energía que vuelan a través de nuestra galaxia y penetran la materia sólida, "explica Heck." Algunos de estos rayos cósmicos interactúan con la materia y forman nuevos elementos. Y cuanto más tiempo se exponen, cuanto más se forman esos elementos.
"Comparo esto con sacar un balde en una tormenta. Suponiendo que la lluvia es constante, la cantidad de agua que se acumula en el balde le indica cuánto tiempo estuvo expuesto, ", agrega. Al medir cuántos de estos nuevos elementos producidos por rayos cósmicos están presentes en un grano presolar, podemos decir cuánto tiempo estuvo expuesto a los rayos cósmicos, que nos dice cuántos años tiene.
Los investigadores descubrieron que algunos de los granos presolares en su muestra eran los más antiguos jamás descubiertos, según la cantidad de rayos cósmicos que habían absorbido. la mayoría de los granos tenían que tener entre 4,6 y 4,9 mil millones de años, y algunos granos tenían incluso más de 5.500 millones de años. Para el contexto, nuestro Sol tiene 4.600 millones de años, y la Tierra es de 4.5 mil millones.
Micrografía electrónica de barrido de un grano de carburo de silicio presolar fechado. El grano mide ~ 8 micrómetros en su dimensión más larga. Crédito:Janaína N. Ávila.
Pero la edad de los granos presolares no fue el final del descubrimiento. Dado que los granos presolares se forman cuando una estrella muere, pueden contarnos sobre la historia de las estrellas. Y hace 7 mil millones de años, Al parecer, se estaba formando una cosecha abundante de nuevas estrellas, una especie de baby boom astral.
"Tenemos más granos jóvenes de los que esperábamos, "dice Heck." Nuestra hipótesis es que la mayoría de esos granos, que tienen entre 4.9 y 4.6 mil millones de años, formado en un episodio de formación estelar mejorada. Hubo un tiempo antes del inicio del Sistema Solar cuando se formaron más estrellas de lo normal ".
Este hallazgo es una munición en un debate entre científicos sobre si se forman o no nuevas estrellas a un ritmo constante. o si hay altibajos en el número de nuevas estrellas a lo largo del tiempo. "Algunas personas piensan que la tasa de formación de estrellas de la galaxia es constante, "dice Heck". Pero gracias a estos granos, ahora tenemos evidencia directa de un período de formación de estrellas mejorada en nuestra galaxia hace siete mil millones de años con muestras de meteoritos. Este es uno de los hallazgos clave de nuestro estudio ".
Heck señala que esto no es lo único inesperado que encontró su equipo. Como nota al margen de las principales preguntas de investigación, al examinar la forma en que los minerales de los granos interactúan con los rayos cósmicos, Los investigadores también aprendieron que los granos presolares a menudo flotan a través del espacio pegados en grandes grupos, "como granola, ", dice Heck. Nadie pensó que esto fuera posible a esa escala".
Heck y sus colegas esperan que todos estos descubrimientos amplíen nuestro conocimiento de nuestra galaxia. "Con este estudio, hemos determinado directamente la vida útil del polvo de estrellas. Esperamos que esto sea recogido y estudiado para que la gente pueda usarlo como entrada para modelos de todo el ciclo de vida galáctico, " él dice.
Heck señala que quedan muchas preguntas por responder sobre los granos presolares y los inicios del Sistema Solar. "Ojalá tuviéramos más personas trabajando en él para aprender más sobre nuestra galaxia natal, la vía Láctea, " él dice.
"Una vez que aprenda sobre esto, ¿cómo quieres estudiar otra cosa? ", dice Greer." Es increíble, es lo más interesante del mundo ".
"Siempre quise hacer astronomía con muestras geológicas que pudiera tener en la mano, "dice Heck." Es tan emocionante mirar la historia de nuestra galaxia. El polvo de estrellas es el material más antiguo que ha llegado a la Tierra, y de ella, podemos aprender sobre nuestras estrellas madre, el origen del carbono en nuestros cuerpos, el origen del oxígeno que respiramos. Con polvo de estrellas podemos rastrear ese material hasta la época anterior al sol ".
"Es la mejor alternativa a poder tomar una muestra directamente de una estrella, "dice Greer.
