Está a nuestro alrededor. Todos los días de nuestra vida estamos en contacto con ella. De hecho, estamos hechos de él:antiguo polvo de estrellas.

Todos los átomos que nos rodean han sido testigos de las explosiones más violentas del universo. Sus viajes por el espacio son los más largos, los viajes más difíciles y solitarios imaginables.

El hidrógeno del agua que bebemos es el más ligero de todos los elementos, y se remonta al Big Bang al comienzo del universo. Elementos más pesados, como el hierro en nuestra sangre y el oxígeno en el aire que respiramos, fueron forjados en estrellas y expulsados ​​cuando explotaron al final de sus vidas.

El polvo de explosiones estelares distantes sigue cayendo sobre la Tierra de una manera suave y lluvia casi imperceptible. En mi investigación, Busco rastros de este polvo para aprender cómo las estrellas en explosión han afectado la historia de la Tierra, y quizás descubrir pistas sobre el origen de los elementos más pesados ​​del universo.

Átomos de caza

Durante muchos años, mis colegas y yo hemos estado buscando polvo de estrellas fresco (o cualquier otro tipo de polvo interestelar) en el cubo de basura gigante que llamamos hogar:la Tierra. Necesitamos polvo que haya caído relativamente recientemente (en términos cósmicos), porque entonces tenemos la posibilidad de rastrearlo hasta un evento y un lugar como una estrella explosiva en particular.

Específicamente, buscamos átomos de hierro-60 (o ⁶⁰Fe), un isótopo radiactivo de hierro. El hierro 60 es muy raro en la Tierra, ya que se produce principalmente en estrellas masivas y se encuentra en cantidades menores en polvo cósmico y meteoritos. Sin embargo, tiene una vida media de 2,6 millones de años, lo que significa que los átomos que llegan aquí se quedan por un largo tiempo antes de descomponerse.

Solo una pequeña cantidad de hierro-60 llueve sobre la Tierra:cada centímetro cuadrado de la superficie del planeta recibe unos pocos átomos por año. Si sacaste la lengua durante todo un año, puede que pruebe sólo un puñado de átomos de hierro-60.

Para encontrar hierro-60, necesitamos la ayuda de la naturaleza:áreas de la superficie de la Tierra que en gran parte no están alteradas y forman un "archivo geológico" que concentra y almacena el hierro-60 a lo largo del tiempo.

Huellas bajo el mar

El hierro 60 de las estrellas se descubrió por primera vez en 2004, en capas de roca de las profundidades oceánicas llamadas "corteza de ferromanganeso". Estas capas que contienen hierro duro se desarrollan muy lentamente:en un millón de años, la corteza solo crecerá unos pocos milímetros.

Estas bóvedas geológicas mantienen su hierro-60 hasta que se toman muestras y se estudian utilizando una técnica ultrasensible llamada espectrometría de masas con acelerador.

El hierro-60 encontrado en 2004 sugirió que la Tierra había experimentado una afluencia de polvo interestelar de una estrella (o supernova) en explosión hace unos 2 millones de años. En 2016, esto fue confirmado por varios estudios independientes de sedimentos oceánicos, costras de aguas profundas e incluso rocas de la Luna.

Más recientemente, Los rastros de hierro-60 encontrados en los fondos marinos revelaron otra afluencia de polvo interestelar hace unos 7 millones de años.

Entonces sabemos que la Tierra fue impactada por al menos dos explosiones estelares cercanas en los últimos millones de años. Los datos recopilados indicaron además que algo de hierro-60 aún podría haber estado lloviendo sobre la Tierra en los últimos doscientos mil años.

¿Sigue cayendo polvo interestelar hoy?

La búsqueda de polvo interestelar en los últimos tiempos es más desafiante porque la naturaleza ya no nos ayuda mucho.

Primero, no es posible una concentración de hierro-60 durante un período de unos pocos años. Esto significa que necesitamos tomar una muestra en un área mucho mayor para encontrar una cantidad útil de átomos de hierro-60.

Segundo, desde que los humanos inventaron las armas nucleares y otras tecnologías nucleares, hay muchos isótopos radiactivos nuevos presentes en la Tierra. Por lo tanto, existe una pequeña posibilidad de que cualquier hierro-60 que encuentre hoy pueda haber sido creado por humanos en lugar de estrellas en explosión.

No hay muchos lugares para buscar polvo interestelar reciente por su firma iron-60, pero uno de ellos está en la pura nieve de la remota Antártida. Todavía, necesita recolectar varios cientos de kilogramos de nieve para obtener una muestra lo suficientemente grande como para medir de manera confiable si contiene o no hierro-60 interestelar.

En 2019, analizamos 500 kilogramos de nieve antártica y encontramos 10 átomos de hierro-60. La nieve que recolectamos no tenía más de 20 años, y era aproximadamente la cantidad que caería en un año sobre 6 metros cuadrados de terreno en la Antártida.

El hierro-60 era de origen interestelar y perfectamente dentro de las expectativas de mediciones anteriores, y también excluimos la actividad nuclear humana como fuente. Esta fue la primera evidencia de que todavía hay polvo interestelar de supernovas cayendo sobre nosotros todos los días.

Pudimos confirmar este resultado y extenderlo durante los últimos 35 años, 000 años buscando en sedimentos oceánicos. Combinando toda la evidencia, ahora tenemos un registro de afluencias de polvo interestelar, en una escala de años, miles de años, y millones de años.

El futuro del antiguo polvo de estrellas

¿Qué sigue en la búsqueda del polvo de estrellas? Antes que nada, todavía tenemos una brecha en los datos en el 100, Rango de 000 años que debe llenarse para comprender completamente el origen y la conexión de las afluencias observadas.

Otra línea de investigación es usar lo que sabemos sobre las afluencias de hierro-60 para buscar algo mucho más pesado, plutonio-244. Este es el isótopo radiactivo de plutonio más longevo con una vida media de 81 millones de años.

Como alrededor de la mitad de los elementos más pesados ​​que el hierro, El plutonio-244 se crea mediante una serie de reacciones nucleares llamadas proceso r astrofísico. Sin embargo, aunque los científicos entienden cómo funciona este proceso, sin embargo, no sabemos en qué parte del universo se producen estos elementos pesados.

Se creía que las supernovas implicaban las condiciones adecuadas para que ocurriera el proceso r, pero también hay alguna evidencia que sugiere que muchos de los elementos pesados ​​pueden producirse cuando chocan las estrellas de neutrones.

Una forma de arrojar luz sobre esta cuestión es buscar plutonio-244 en los mismos lugares donde hemos encontrado hierro-60, que sabemos que proviene de supernovas.

En mi Ph.D. investigación, volveré a las raíces de la caza de hierro-60, las costras de ferromanganeso. Si encontramos que el plutonio-244 sigue al hierro-60, podría apuntar hacia un proceso r estelar. La caza continúa.

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.