Las estrellas, en su núcleo, realizan las reacciones que transforman el hidrógeno en helio, liberando la energía que las hace brillar y que, en el caso del Sol, posibilita la vida en la Tierra. Ahora, un equipo de científicos ha realizado la primera prueba experimental de brillo masivo de estrellas.

El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo, y el Sol y otras estrellas nacen cuando comienzan a fusionar hidrógeno para producir helio, que se concentra en los centros de las estrellas. Este proceso, que el Sol lleva haciendo desde hace 4.500 millones de años, se repite buena parte de su vida.

Para hacer esto, hay dos reacciones de fusión nuclear diferentes en las estrellas, una llamada cadena protón-protón (pp), que convierte directamente isótopos de hidrógeno en helio, y otra llamada ciclo CNO, en la que el la fusión es catalizada por carbono, nitrógeno y oxígeno.

El primero domina la producción de energía en estrellas similares en tamaño al Sol, produciendo alrededor del 99%, y ha sido ampliamente estudiado. El segundo, el ciclo CNO (carbono, nitrógeno y oxígeno), tendría un mayor peso en la producción de energía en las estrellas más masivas, partiendo de 1,3 veces la masa del Sol.

Sin embargo, estudiar el ciclo CNO ha sido un desafío para la física, ya que los neutrinos generados en abundancia en este proceso de fusión son muy difíciles de detectar. Y es que estas partículas solares solo se pueden observar con detectores muy sensibles, que pueden excluir la mayor parte del ruido de fondo.

Primera detección de neutrinos producidos por el sol

Este trabajo presenta la primera detección de neutrinos producidos en el Sol por el ciclo CNO, o lo que es lo mismo, la primera evidencia experimental directa conocida de este mecanismo.

Los responsables de este descubrimiento son un grupo de investigadores, incluido el español David Bravo, reunidos en el marco del proyecto Borexino, un experimento de los Laboratorios Nacionales del Gran Sasso del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia (INFN).

Los resultados fueron presentados en junio en el Congreso Neutrino 2020 en Chicago y este miércoles se publican en La naturaleza.

Según los funcionarios, se trata de «un descubrimiento experimental de valor histórico», que complementa un capítulo de la física que comenzó en la década de 1930, cuando Hans Bethe y Carl Friedrich von Weizsacker propusieron independientemente que la fusión del hidrógeno en las estrellas también podría ser catalizada por núcleos pesados ​​de CNO.

Compresión de mecanismos estelares

Sus implicaciones para comprender los mecanismos estelares «son enormes», dicen los funcionarios en una nota de INFN: dado que el ciclo CNO es predominante en estrellas más masivas que el Sol, con esta observación Borexino ha alcanzado pruebas experimentales de lo que es de hecho el canal dominante en el Universo para la fusión del hidrógeno.

Borexino ya había estudiado en detalle el principal mecanismo de producción de energía del Sol, la cadena protón-protón, mediante la detección de los principales flujos de neutrinos de esta cadena de reacciones. Con la medición de estas partículas en el ciclo CNO, se proporciona la primera evidencia experimental de la existencia de este mecanismo adicional de generación de energía en el Universo.

“Finalmente tenemos la primera confirmación innovadora y experimental de cómo brillan las estrellas más masivas que el Sol”, resume Gianpaolo Bellini, de INFN y la Universidad de Milán.

Es, agrega el científico, la culminación de un esfuerzo de 30 años y más de 10 años de descubrimientos de Borexino en la física del Sol, los neutrinos y finalmente las estrellas. «

Los elementos más pesados ​​del sol

Borexino ha logrado ver todos los mecanismos principales por los que se ha teorizado que el Sol fusiona dos protones para dar lugar al helio y por ende a la energía ”, resume David Bravo a Noticias Noa, quien recuerda que gracias a Al estudiar el Sol, podemos saber lo que está sucediendo en otras estrellas, pero no solo, también sobre la formación de los planetas o sobre los elementos que dan origen a la vida (oxígeno, carbono).

Además, añade, una de las grandes interrogantes que queda sin respuesta, pero cuya respuesta es más cercana gracias a tales resultados, es la metalicidad del Sol, es decir, qué elementos son más más pesado que el helio, como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno. , contiene.

“Más o menos estos datos se conocen a partir de diferentes observaciones, pero no con precisión, lo que tendría implicaciones muy amplias sobre cómo entendemos muchos mecanismos estelares. Los neutrinos son los únicos que pueden resolver este problema y por eso esta detección es un penúltimo paso crucial ”, concluye Bravo. Noticias Noafuturo

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