La formación de los elementos pesados

Dibujo20171208 Nucleosynthesis Jonas Lippuner Los Alamos National Laboratory

La abundancia relativa de todos los elementos químicos en el Sistema Solar depende de su origen, los procesos de nucleosíntesis. Los elementos más ligeros se formaron en el big bang caliente. Hasta el hierro se formaron en los núcleos de las estrellas y en las explosiones de supernovas. Sin embargo, a partir del iterbio su formación se alterna entre el proceso lento (s-process) en el interior de estrellas y el proceso rápido (r-process) en las fusiones de estrellas de neutrones. Estos procesos se ilustran muy en las infografías resumen de Jonas Lippuner, del Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Más información en Benoit Côté, Chris L. Fryer, …, Rebecca Surman, Ryan Wollaeger, “The Origin of r-Process Elements in the Milky Way,” arXiv:1710.05875 [astro-ph.GA]; Rodrigo Fernández, Francois Foucart, …, Luke F. Roberts, “Dynamics, nucleosynthesis, and kilonova signature of black hole – neutron star merger ejecta,” Classical and Quantum Gravity 34: 154001 (2017), doi: 10.1088/1361-6382/aa7a77arXiv:1612.04829 [astro-ph.HE]. Las figuras de esta entrada están extraídas de Jonas Lippuner, “Nucleosynthesis outreach slides,” LA-UR-17-30147, Los Alamos National Laboratory (03 Nov 2017) [PDF].

Dibujo20171208 slow neutron capture process s-process Jonas Lippuner Los Alamos National Laboratory

Se llama proceso-s a la nucleosíntesis por captura lenta de neutrones. Este proceso ocurre en un entorno en el que el tiempo entre capturas de neutrones por los núcleo es más largo que su vida media para la desintegración beta. El proceso-s ocurre en la etapa final de vida de las estrellas, en su interior, donde el número de neutrones libres es bajo. Se llama lento porque ocurre durante millones de años.

Dibujo20171208 rapid neutron capture process r-process Jonas Lippuner Los Alamos National Laboratory

Se llama proceso-r a la nucleosíntesis por captura rápida de neutrones. Este proceso dura menos de un segundo y ocurre en un entorno rico en neutrones libres en el que ocurren capturas masivas de neutrones por parte de los núcleos. Este proceso es muy rápido en comparación con su posterior desintegración radiactiva beta, de ahí el nombre. Como requiere un entorno muy rico en neutrones libres, ocurre en los residuos expulsados tras las fusiones de estrellas de neutrones (como la observada mediante la onda gravitacional GW170817 y el brote corto de rayos gamma sGRB 170817).

Siento no entrar en más detalles, pues mi intención solo es hacerme eco de las infografías de Lippuner.



3 Comentarios

  1. Precisamente estoy leyendo sobre nucleosíntesis primordial estos días y esto completa el proceso. Así que gracias: las infografías son muy explicativas.

    Un detalle, supongo que el último párrafo sería:
    “Siento no entrar en más detalles, pues mi intención solo es hacerme (eco) de las infografías de Lippuner.”

  2. Siempre había leído que los elementos más allá del Fe-56 se formaban en las supernovas porque se formaban mediante fusiones que consumen energía en lugar de producirla. Ya veo que no es cierto. Desconocía lo del proceso r y el s y la importancia de la desintegración beta en la formación de núcleos pesados.
    Tendré que actualizarme. Gracias!

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 2 abril, 2018
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