A los astrónomos les gusta decir que somos los subproductos de las estrellas, hornos estelares que hace mucho tiempo fusionaron el hidrógeno y el helio en los elementos necesarios para la vida a través del proceso de nucleosíntesis estelar.
Como el difunto Carl Sagan una vez lo dijo: "el nitrógeno en nuestro ADN, el calcio en nuestros dientes, el hierro en nuestra sangre, el carbono en nuestros pasteles de manzana se hicieron en los interiores de estrellas colapsadas." "Estamos hechos de cosas de estrellas."
Pero, ¿qué pasa con los elementos más pesados en la tabla periódica, elementos como el oro, el platino y el uranio?
Los astrónomos creen que la mayoría de estos "elementos de proceso R" — elementos mucho más pesados que el hierro — fueron creados, ya sea tras el colapso de estrellas masivas y las explosiones de supernova asociadas, o en la fusión de sistemas binarios de estrellas de neutrones.
"Un tipo diferente de horno era necesario para forjar oro, platino, uranio y la mayoría de los otros elementos más pesados que el hierro", explicó George Fuller, un astrofísico teórico y profesor de física que dirige el UC San Diego's Center for Astrophysics and Space Sciences.
"Estos elementos probablemente se formaron en un ambiente rico en neutrones".
En un artículo publicado el 7 de agosto en la revista Physical Review Letters, él y otros dos astrofísicos teóricos en UCLA — Alex Kusenko y Volodymyr Takhistov — ofrecen otro medio por el cual las estrellas podrían haber producido estos elementos pesados: minúsculos agujeros negros que entraron en contacto entre ellos, fueron capturados por estrellas de neutrones, y luego los destruyeron.
Las estrellas de neutrones son las estrellas más pequeñas y más densas conocidas que existen, tan densamente que una cucharada de su superficie tiene una masa equivalente de 3 mil millones toneladas.
Los pequeños agujeros negros son más especulativos, pero muchos astrónomos creen que podrían ser un subproducto del Big Bang y que ahora podrían hacer una fracción de la "materia oscura" — lo invisible, casi sin interactuar con cosas, que las observaciones revelan que existe en el universo.
Si estos pequeños agujeros negros siguen la distribución de la materia oscura en el espacio y coexisten con las estrellas de neutrones, Fuller y sus colegas sostienen en su papel que alguna física interesante ocurriría.
Calculan que, en raras ocasiones, una estrella de neutrones capturará un agujero negro y luego ser devorado de adentro hacia afuera.
Este proceso violento puede conducir a la expulsión de parte de la materia densa de una estrella de neutrones en el espacio.
"Pequeños agujeros negros producidos en el Big Bang pueden invadir una estrella de neutrones y devorarla desde el interior", explicó Fuller.
"En los últimos milisegundos de la desaparición de la estrella de neutrones, la cantidad de material rico en neutrones expulsados es suficiente para explicar las abundancias observadas de elementos pesados".
"mientras las estrellas de neutrones son devoradas", añadió, "giran y expulsan la materia fría de neutrones, que se descomprime, calienta y hace estos elementos".
Este proceso de creación de los elementos más pesados de la tabla periódica también proporcionaría explicaciones para un número de otros rompecabezas sin resolver en el universo y dentro de nuestra propia Galaxia Vía Láctea.
"Puesto que estos acontecimientos ocurren raramente, uno puede entender porqué solamente uno en diez galaxias enanas se enriquece con los elementos pesados," ha dicho Fuller. ""
"La destrucción sistemática de estrellas de neutrones por agujeros negros primordiales es consistente con la escasez de estrellas de neutrones en el centro galáctico y en galaxias enanas, donde la densidad de agujeros negros debe ser muy alta".
Además, los científicos calcularon que la eyección de la materia nuclear de los agujeros negros minúsculos que devoraban estrellas de neutrones produciría otros tres fenómenos inexplicables observadoo por los astrónomos.
"Son una muestra distintiva de la luz infrarroja (a veces llamado un" kilonova "), una emisión de radio que puede explicar la misteriosa Fast Radio Burst de fuentes desconocidas profundamente en el cosmos, y los positrones detectados en el centro galáctico por las observaciones de rayos X", dijo Fuller.
"Cada uno de ellos representa misterios de larga data."
Es de hecho sorprendente que las soluciones de estos fenómenos aparentemente no relacionados se puedan conectar con el extremo violento de las estrellas de neutrones a manos de pequeños agujeros negros.