Como todas las estrellas, nuestro Sol se alimenta de la fusión de hidrógeno en elementos más pesados. La fusión nuclear no es solo lo que hace brillar a las estrellas, sino que también es una fuente primaria de los elementos químicos que forman el mundo que nos rodea.
Gran parte de nuestra comprensión de la fusión estelar proviene de modelos teóricos de núcleos atómicos, pero para nuestra estrella más cercana, también tenemos otra fuente: neutrinos creado en el núcleo del sol.
Siempre que los núcleos atómicos se fusionan, producen no solo rayos gamma de alta energía, sino también neutrinos. Mientras que los rayos gamma calientan el interior del Sol durante miles de años, los neutrinos salen del Sol casi a la velocidad de la luz.
Los neutrinos solares se detectaron por primera vez en la década de 1960, pero era difícil aprender mucho sobre ellos aparte del hecho de que eran emitidos por el Sol. Esto demostró que la fusión nuclear ocurre en el Sol, pero no el tipo de fusión.
Según la teoría, la forma dominante de fusión en el Sol debería ser la fusión de protones que produce helio a partir de hidrógeno. Conocida como la cadena pp, es la reacción más fácil de crear para las estrellas.
Para las estrellas más grandes con núcleos más calientes y densos, una reacción más poderosa conocida como ciclo CNO es la fuente dominante de energía. Esta reacción utiliza hidrógeno en un ciclo de reacciones con carbono, nitrógeno y oxígeno para producir helio.
El ciclo de CNO es parte de la razón por la cual estos tres elementos se encuentran entre los más abundantes en el Universo (además del hidrógeno y el helio).
El ciclo de CNO se activa a temperaturas más altas. (Salón RJ)
En la última década, los detectores de neutrinos se han vuelto mucho más eficientes. Los detectores modernos también pueden detectar no solo la energía de un neutrino, sino también su sabor.
Ahora sabemos que los neutrinos solares detectados en los primeros experimentos no provienen de los neutrinos comunes de la cadena pp, sino de reacciones secundarias como la desintegración del boro, que crean neutrinos de mayor energía que son más fáciles de detectar.
Luego, en 2014, un equipo detectaron neutrinos de baja energía producidos directamente por la cadena pp. Sus observaciones confirmaron que el 99 por ciento de la energía del Sol se genera mediante la fusión protón-protón.
Los niveles de energía de varios neutrinos solares. (HERON / Universidad Brown)
Si bien la cadena pp domina la fusión en el Sol, nuestra estrella es lo suficientemente grande como para que el ciclo de CNO se produzca a un nivel bajo. Debería ser lo que explica ese 1 por ciento adicional de la energía producida por el sol.
Pero debido a que los neutrinos CNO son raros, son difíciles de detectar. Pero recientemente un equipo los observó con éxito.
Uno de los mayores desafíos con la detección de neutrinos CNO es que su señal tiende a quedar enterrada dentro del ruido de neutrinos terrestres. La fusión nuclear no ocurre naturalmente en la Tierra, pero los niveles bajos de desintegración radiactiva de las rocas terrestres pueden desencadenar eventos en un detector de neutrinos que son similares a las detecciones de neutrinos CNO.
Entonces, el equipo creó un proceso de análisis sofisticado que filtra la señal de neutrino de los falsos positivos. Su estudio confirma que la fusión de CNO ocurre dentro de nuestro Sol en los niveles predichos.
El ciclo CNO juega un papel menor en nuestro Sol, pero es fundamental para la vida y evolución de estrellas más masivas.
Este trabajo debería ayudarnos a comprender el ciclo de las estrellas grandes y podría ayudarnos a comprender mejor el origen de los elementos más pesados que hacen posible la vida en la Tierra.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.
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