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Utilizar el litio para estudiar el Universo

El litio, ese mismo que podemos encontrar en las baterías, no solamente es útil en un contexto tecnológico. También puede serlo en el estudio de la astronomía, y eso es lo que Claudia Aguilera-Gómez del Núcleo de Astronomía lleva un buen tiempo haciendo. Este es uno de los tres elementos que fue creado minutos después del Big Bang, y aunque es muy escaso en el Universo, su abundancia puede ser usada para entender temas de alta relevancia en la astronomía, tales como la evolución química galáctica, los interiores de las estrellas, o incluso la formación de planetas extrasolares.


Usando la teoría del Big Bang, se puede calcular la cantidad de litio que se produjo en el Universo temprano. A su vez, podemos medir la abundancia de este elemento en estrellas viejas, pobres en metales, que están formadas de material muy similar al primordial. Si comparamos estos dos valores deberían coincidir. Sin embargo, el litio medido en estrellas es tres veces menor que el litio creado en el Universo momentos después del Big Bang. Esta diferencia es conocida como El Problema del Litio Cosmológico. Para estudiarlo, el grupo de la Dra. Aguilera-Gomez midió el litio en cinco cúmulos globulares usando datos del espectrógrafo GIRAFFE en el Telescopio VLT. Los cúmulos globulares se cuentan entre los objetos más antiguos de la Galaxia y las estrellas en ellos pueden tener distintos contenidos de metales. Por eso, son ideales para estudiar el problema del litio cosmológico. En este caso utilizaron una estrategia un poco distinta para poder medir el litio en estrellas: estudiaron gigantes en vez de  estrellas parecidas al Sol, de secuencia principal. Este enfoque nos permite estudiar cúmulos donde las estrellas de secuencia principal son demasiado poco brillantes para poder observarse y así se aumenta de forma importante los cúmulos en los que se puede estudiar el litio. Esta investigación indica que todos los cúmulos tenían el mismo litio cuando se formaron, independiente de su contenido de metales, y que a su vez, este no coincide con el litio que uno esperaría encontrar minutos después del Big Bang, continuando así con el problema del litio cosmológico.

Además, en uno de estos cúmulos, el grupo encontró una estrella gigante que tiene una cantidad de litio inusualmente alta. Dado que el litio en el Universo suele destruirse en vez de crearse, es extraño encontrar una estrella que tenga un exceso de este elemento. ¿Qué podría explicar esta alta abundancia? La Dra. Aguilera-Gómez propone que esta gigante roja podría haberse tragado un planeta, que son uno de los pocos cuerpos astronómicos que conservan el litio con el que son creados y que por lo tanto pueden incrementar el litio de las estrellas si estas los consumen.
\\\"\\\" Patrón de abundancia de litio de NGC3201. La gigante rica en Li encontrada (estrella roja en la figura) podría explicarse mediante un modelo con engullimiento planetario (línea discontinua), en el que el hipotético planeta tiene 9,3 veces la masa de Júpiter (con composición similar a Júpiter) o 110 veces la masa de la Tierra con composición similar a la terrestre.
Aunque el litio parece ser tan útil para resolver tantos problemas astronómicos, aun se desconocen muchas cosas de su comportamiento. Entendemos bastante bien porque el litio disminuye cuando la estrella pasa a ser una gigante roja, pero no sabemos cómo cambia el litio en su superficie a medida que envejece aun más, cuando pasa a la rama horizontal. Recientemente, estudiando el litio en estrellas de la Galaxia, astrónomos han propuesto que todas las estrellas, sin excepción, deben pasar por una etapa de producción de litio justo antes de la rama horizontal. Esto cambiaría radicalmente nuestro conocimiento de este elemento, que es muy frágil y que es fácil de quemar a temperaturas que se encuentran al interior de la estrella. Pocos mecanismos se conocen en la naturaleza que puedan producir litio, por lo que esta propuesta es revolucionaria. Sin embargo, con un segundo grupo de trabajo Claudia Aguilera-Gómez ha encontrado que no se necesita un mecanismo de producción de litio para explicar las abundancias de las estrellas en la Galaxia. Cada estrella tiene distinta masa y contenido de metales, y por lo tanto, evoluciona de forma diferente. No podemos asumir que todas tienen iguales propiedades o envejecen igual. Usando los datos del Survey GALAH y modelos de evolución estelar, y considerando las distintas propiedades de las estrellas, es posible explicar el litio observado en la mayoría de estrellas. Es posible que exista un mecanismo de producción de litio en algunas de ellas al envejecer, pero no es necesario para todas.

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