La dispersión temprana del hierro por el universo

La mayoría de los elementos pesados del universo, incluyendo el hierro que es fundamental para la vida, se formaron no mucho después de la creación del universo y se extendieron por todo éste, según los resultados de un nuevo estudio sobre el cúmulo de galaxias de Perseo.
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Unos investigadores del Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC), gestionado conjuntamente por la Universidad de Stanford en California, y por el Laboratorio del Acelerador Nacional estadounidense SLAC, en Menlo Park, California, se valieron de observaciones hechas por el satélite astronómico Suzaku para trazar un mapa de la distribución de hierro en el cúmulo de galaxias de Perseo, situado a unos 250 millones de años-luz de distancia de la Tierra.
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Lo que encontraron es notable: En el cúmulo, que se extiende por más de 11 millones de años-luz de espacio, la concentración del hierro, detectado por su emisión de rayos X, es esencialmente uniforme en todas las direcciones.
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Esto significa que el hierro, y por extensión otros elementos pesados, ya estaban muy dispersos por todo el universo cuando el cúmulo comenzó a formarse, tal como razona el astrofísico Norbert Werner del KIPAC, miembro del equipo de investigación. La conclusión a la que han llegado él y sus colegas es que cualquier explicación de cómo ocurrió esto debe otorgar papeles decisivos a las explosiones de supernovas y a los agujeros negros activos.
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Las direcciones de rastreo del Suzaku en el cúmulo de galaxias de Perseo, en colores falsos. Los tonos azules indican una emisión más débil de rayos X. (Imagen: NASA / ISAS / DSS / O. Urban et al., MNRAS)
De acuerdo con las observaciones del Suzaku, la cantidad total de hierro contenido en el gas del cúmulo asciende nada menos que a 50.000 millones de veces la masa de nuestro Sol, encontrándose cerca del 60 por ciento de esta cantidad en la mitad exterior del cúmulo.
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Los mayores productores de hierro son las supernovas de tipo Ia, que se producen típicamente cuando las estrellas enanas blancas se fusionan o adquieren por otros medios tanta masa que se vuelven inestables y explotan.
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El equipo estima que al menos 40.000 millones de supernovas de tipo Ia contribuyeron a la "siembra" química del espacio que posteriormente se convirtió en el cúmulo de galaxias de Perseo.
Fabricar hierro es una cosa, mientras que distribuirlo uniformemente en toda la región en la que el cúmulo se ha formado es otra muy distinta. Los investigadores sugieren que ambas cosas ocurrieron durante un período específico de la historia cósmica.
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Hace entre 10.000 y 12.000 millones de años aproximadamente, el universo estaba formando estrellas a un ritmo muchísimo mayor que ahora. Ese período de intensa formación estelar estuvo acompañado por abundantes explosiones de supernovas. Las estrellas muy masivas son de vida corta y acaban su existencia estallando en forma de supernova.
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Mientras se desarrollaba esa orgía de formación y destrucción de estrellas, los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias estaban en su momento más activo, absorbiendo gas a raudales y liberando grandes cantidades de energía, parte de la cual impulsaba potentes chorros polares. Estos "vientos" galácticos esparcieron los productos químicos de las supernovas hacia fuera de las galaxias donde se habían creado, lo que permitió que se diseminasen por vastas regiones del cosmos.
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Algún tiempo más tarde, en las regiones del espacio con las mayores densidades de materia, se formaron los cúmulos de galaxias, lo que hizo que se recogieran y mezclasen los escombros cósmicos de regiones con millones de años-luz de diámetro.
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Si este escenario es correcto, entonces prácticamente todos los cúmulos de galaxias con masas similares a la del cúmulo de Perseo deberían mostrar concentraciones de hierro similares a las de éste, y distribuciones homogéneas, sin grumos, lejos del centro, tal como razona Ondrej Urban, del KIPAC y miembro del equipo de investigación. (NCYT)