Un nuevo estudio plantea que dos supernovas entregaron material al Sistema Solar, aproximadamente, en el momento de su formación. Es un hallazgo interesante por sí mismo, pero todavía más al considerar los pasos que se han tenido que seguir para poder descubrirlo…

El material del Sistema Solar se vio enriquecido por dos supernovas

Aproximadamente, cuando el Sol se estaba terminando de formar, explotaron dos supernovas en nuestro entorno. El fenómeno aportó elementos poco frecuentes a la nube de gas en la que los planetas se estaban formando. Pero, para poder encontrar sus huellas, han tenido que recurrir a pistas indirectas. La importancia de las supernovas es innegable. Es ahí donde se producen algunos de los elementos más pesados del universo, así como en kilonovas (fusiones de estrellas de neutrones). Esos elementos se dispersan e incorporan a otras regiones del cosmos.

Dos supernovas dieron material al Sistema Solar
Concepto artístico del Sistema Solar y las órbitas de sus planetas. Crédito: Harman Smith y Laura Generosa/NASA

El problema es que la mayoría de los elementos no son demasiado precisos. No permiten determinar si las explosiones tuvieron lugar durante la formación del Sol, o miles de millones de años antes. Una excepción es el niobio-92, que un grupo de investigadores ha utilizado para poder responder a esta cuestión. El niobio-92 tiene una semivida de 37 millones de años. Momento en el que se convierte en zirconio-92. Es un tiempo muy útil. Los isótopos con semividas de días o segundos son demasiado breves.

Porque, en esos casos, habrían desaparecido antes de llegar siquiera al entorno del Sol. Los elementos con una semivida muy grande estarían presentes con una abundancia parecida tanto si la explosión pasó poco o mucho tiempo antes. Por lo que una semivida de decenas de millones de años es mucho más atractivo. El inconveniente, lógicamente, es que el niobio-92, desde la formación de la Tierra, ya se ha convertido en zirconio. Así que, para resolverlo, examinaron cristales de rutilo y zirconio procedentes de meteoritos. Ya que ambos incorporan grandes y pequeñas cantidades de niobio, respectivamente, en el momento de su formación.

Un registro mineral muy útil

Así que los investigadores tenían un registro de cuánto niobio-92 estaba presente en el momento de formación de los minerales. De forma que pueden determinar cuál era su abundancia general. Para poder entender las condiciones en la formación del Sistema Solar, tuvieron que recurrir a meteoritos muy concretos. No servían los primeros que se hallasen. Recurrieron a meteoritos procedentes del asteroide Vesta para realizar sus mediciones. Se originaron en una colisión que tuvo lugar hace unos 4525 millones de años.

Estos fragmentos, conocidos como mesosideritas, son reliquias de los orígenes del Sistema Solar. En el estudio que han llevado a cabo, los investigadores han realizado comparaciones de cristales. Han analizado las muestras de cuatro mesosideritas para explorar el inicio del Sistema Solar. Así, determinaron que dos supernovas aportaron material al Sistema Solar. ¿Cómo es posible saber, sin embargo, que fueron dos y no una única supernova? La respuesta, de nuevo, está curiosamente en los isótopos. Aunque en este caso en su proporción.

Cada tipo de supernova produce isótopos en una proporción diferente. En la formación del Sistema Solar, se han hallado las huellas de dos tipos de supernovas diferentes. Por un lado, una supernova de tipo Ia, producida por una enana blanca que absorbe material de una estrella compañera, hasta que termina explotando. Por otro lado, una supernova provocada por el colapso del núcleo. Es decir, simplemente, por la muerte de una estrella mucho más masiva que el Sol, tan masiva como para explotar al final de su vida.

Ya había pistas sobre el origen del material del Sistema Solar en el pasado

Las dos, además, fueron tan recientes como para que la mayor parte de sus elementos radiactivos sobreviviesen. Todo esto les permite plantear, además, el impacto de las supernovas. En el caso del interior del Sistema Solar, es decir, el hogar de los planetas rocosos (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte), la región se vio influida principalmente por el material expulsado por la supernova de tipo Ia. En el caso del exterior del Sistema Solar, el hogar de los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), fue la supernova de colapso de núcleo.

Concepto artístico de una supernova de tipo Ia (1a). La enana blanca (izquierda), roba material a una estrella mucho más grande. Crédito: NASA

En el caso de la primera, la de tipo Ia, debió tener lugar en otra región de la galaxia. En el caso de la segunda, probablemente se produjo en la misma región en la que se encontraba el Sol cuando se formó. Es decir, debió ser el resultado de la misma nebulosa en la que se formó nuestro astro y muchas otras estrellas. Desde hace tiempo, se ha sospechado que cerca de la Tierra ha habido supernovas. En el lecho oceánico se han encontrado trazas de hierro en los últimos 8 millones de años. Algo que indica que han sucedido hace relativamente poco.

Pero el entorno del Sistema Solar actual es muy diferente al lugar que era en su nacimiento. En la actualidad, hay muy pocas supernovas en nuestro vecindario. En aquella época, sin embargo, las supernovas serían mucho más frecuentes. El Sol se encontraba en una región mucho más poblada, en el interior de un cúmulo abierto, con estrellas con masas muy diferentes. Sea como fuere, gracias al estudio de meteoritos, y el análisis de su composición, ha sido posible determinar qué sucedió en la infancia del Sistema Solar…

Estudio

El estudio es M. Schönbächler, M. Haba, L. Yi-Jen et al.; «Precise initial abundance of Niobium-92 in the Solar System and implications for p-process nucleosynthesis». Publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America el 23 de febrero de 2021. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: IFLScience