El fascinante origen cósmico del oro de la Tierra

Valoramos al oro por muchas razones: su belleza, su utilidad para fabricar joyas, y su escasez. El oro es escaso en la Tierra, en parte porque también es poco común en el universo. A diferencia de elementos como el carbono o el hierro, el oro no se puede crear dentro de una estrella; tiene origen en un fenómeno mucho más titánico e impresionante que las catástrofes cósmicas comunes. Un caso de ese raro fenómeno titánico acaeció en junio de este año. Se trata de lo que se conoce como "estallido breve de rayos gamma".

Las observaciones de este fogonazo han proporcionado evidencias de que fue el resultado de la colisión entre dos estrellas de neutrones, o sea los núcleos muertos de estrellas que previamente explotaron como supernovas pero, pese a comprimirse mucho, no se han convertido en agujeros negros. Con todo, la densidad es formidable. La materia de una estrella de neutrones alcanza densidades que no existen de forma natural en la Tierra: Una simple cucharada de la materia de la que está hecha una estrella de neutrones pesa más que las montañas del Himalaya.

De hecho, la composición química de una estrella de neutrones tiene muy poco que ver con la de la materia de cualquier astro normal, o sea menos comprimido. La compresión que reina en una estrella de neutrones es tan brutal que en los átomos fuerza a los electrones a "incrustarse" contra los protones, dando lugar a neutrones. De ahí que a esta clase de objetos se les llame estrellas de neutrones.

Por otra parte, un singular resplandor que persistió durante varios días en la ubicación del estallido de rayos gamma, potencialmente indica la creación de cantidades sustanciales de elementos pesados, incluyendo el oro.

El equipo de Edo Berger, del Centro para la Astrofísica (CfA) en Cambridge, Massachusetts, gestionado conjuntamente por la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano, las tres instituciones en Estados Unidos, estima que la cantidad de oro producido y expulsado durante la fusión de dos estrellas de neutrones puede ser tan grande como 10 veces la masa de la Luna.

Recreación artística de dos estrellas de neutrones en el momento de su colisión. Las nuevas observaciones confirman que las colisiones entre estrellas de neutrones producen fogonazos cortos de rayos gamma. En tales colisiones también se generan elementos pesados raros, incluyendo el oro. A la luz de lo descubierto, ahora parece muy probable que todo el oro de la Tierra provenga de colisiones entre estrellas de neutrones. (Imagen: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.)

Una explosión de rayos gamma es un destello o fogonazo de luz de alta energía (rayos gamma) causado por un fenómeno, esencialmente explosivo, y en el que intervienen niveles colosales de energía. La mayoría de estos fenómenos violentísimos se producen a gran distancia de la Tierra, para fortuna de la humanidad. Berger y sus colegas estudiaron el estallido de rayos gamma, conocido como GRB 130603B, que, a una distancia de 3.900 millones de años-luz de la Tierra, es una de las explosiones más cercanas detectadas hasta la fecha.

Los estallidos de rayos gamma son de dos clases, larga y corta, dependiendo de cuánto tiempo dura el destello de rayos gamma. El GRB 130603B, detectado por el satélite Swift de la NASA el 3 de junio pasado, duró menos de dos décimas de segundo.

Aunque los rayos gamma desaparecieron con rapidez, GRB 130603B también mostró un brillo fuera de la banda de los rayos gamma, que tardó bastante más en desaparecer, y que lo hizo de manera paulatina. Ese resplandor estuvo dominado por la luz infrarroja. Su brillo y el comportamiento no coinciden con el "resplandor remanente" típico que se crea cuando un chorro de partículas de alta velocidad choca contra materia de su entorno.

En vez de eso, la luz se comportó como si procediera de elementos radioactivos exóticos. El material rico en neutrones expulsado por el choque entre estrellas de neutrones puede generar tales elementos, que luego experimentan un proceso de desintegración radiactiva, emitiendo un resplandor que está dominado por la luz infrarroja, exactamente lo que observó el equipo.
Los astrónomos habían estado buscando una prueba inequívoca de la relación entre un fogonazo de rayos gamma y una colisión entre estrellas de neutrones. Todo apunta a que el resplandor radioactivo de GRB 130603B es esa prueba tan buscada, tal como subraya Wen-fai Fong, del equipo de investigación.

Los autores del estudio calculan que una masa de alrededor de la centésima parte de la de nuestro Sol fue eyectada durante la colisión asociada al destello de rayos gamma. Una parte de ese material expulsado es oro.

Combinando la estimación del oro producido por un solo fogonazo corto de rayos gamma, con la cantidad de tales estallidos que se han producido a lo largo de la historia del universo, los resultados indican que todo el oro del cosmos puede haberse originado en los fenómenos titánicos asociados a los fogonazos de rayos gamma.