El estroncio y el origen de los fuegos artificiales

El pasado verano estuve, como viene siendo habitual, en las fiestas de mi pueblo. En Casas-Ibáñez, uno de los mejores momentos de estas fiestas es la cabalgata de apertura y este año nos disfrazamos de duendes (muy guapos que íbamos, por cierto). Tras la cabalgata, tiene lugar el castillo de fuegos artificiales. Y aunque esta foto de pirotécnica no es la mejor que veréis, qué quieren que les diga… es de las fiestas de mi pueblo y a mí me encanta:

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Fuegos artificiales de las pasadas fiestas de Casas-Ibáñez || Créditos: A. Pérez-Verde (Ampliar).

Los colores de los fuegos artificiales

Si se han fijado alguna vez, en los fuegos artificiales destacan sobre todo tres colores con distintas intensidades.

Verdes, plateados y rojos

Los verdes pálidos se consiguen al quemar sales de clorato de bario mientras que los verdes intensos se consiguen mediante cloruros de cobre. Los plateados se consiguen con polvo de titanio o de magnesio. Y los rojos más pálidos se consiguen mediante los cloruros de litio. Sin embargo, quiero centrarme en esos rojos intensos, esos rojos escarlata que nunca pasan desapercibidos: son producidos por carbonatos de estroncio.

Estroncio… Un señor elemento (chiste para los químicos). Tiene un número atómico de 38, esto es, en su núcleo contiene 38 protones. Y al ser un elemento más pesado que el hierro, que tiene un número atómico de 26, nos indica que todo el estroncio que hay en la Tierra se habría forjado en las explosiones de supernova. O al menos eso creíamos…

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Imagen de unos fuegos artificiales en China, destacando los de color rojo producido por los carbonatos de estroncio || Créditos: AP Photo/Bullit Marquez (Ampliar).

Estroncio de nueva creación

Y les digo que al menos creíamos eso porque, por primera vez, se ha detectado una reciente formación de este elemento químico en el espacio. Y no ha sido a raíz de una supernova, sino tras la fusión de dos estrellas de neutrones. ¿Recuerdan aquella fusión que produjo ondas gravitatorias? Ocurrió el 17 de agosto de 2017 y fue la primera vez que se tuvo contrapartida visual de un evento de generación de este tipo de ondas y se hizo famoso un término: kilonova.

A este evento de fusión de dos estrellas de neutrones se le dio el nombre de GW170817 y gran parte de los telescopios de ESO monitorizaron tanto la explosión de kilonova producida a raíz de la fusión como los momentos posteriores. Uno de estos telescopios fue el VLT (Very Large Telescope) con el instrumento X-shooter. Gracias a estas observaciones se detectaron trazas de distintos elementos químicos, pero ninguna traza clara de elementos individuales.

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Montaje de espectros captados con X-shooter. Se muestra la dinámica de la kilonova durante 12 tras la explosión. Cada espectro cubre una gama que va del ultravioleta cercano al infrarrojo cercano || Créditos: ESO/E. Pian et al./S. Smartt & ePESSTO (Ampliar).

«Ahora sabemos que los procesos que crearon los elementos tuvieron lugar, principalmente, en estrellas ordinarias, en explosiones de supernovas o en las capas externas de estrellas viejas. Pero, hasta ahora, desconocíamos la ubicación del proceso final, conocido como captura rápida de neutrones, que creó los elementos más pesados de la tabla periódica», explica Darach Watson, investigador en la universidad de Copenhague (Dinamarca) y autor principal del artículo que expone la investigación (Watson, 2019).

Captura rápida de neutrones

La captura rápida de neutrones es un proceso mediante el cual un núcleo atómico va capturando neutrones lo suficientemente rápido como para que se formen elementos químicos pesados. Aquellos que sean más pesados que el hierro, caso del estroncio, requiere ambientes extremadamente calientes con una gran abundancia de neutrones libres, entorno que se dio en las proximidades de la kilonova para poder formar este tipo de elemento.

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Representación artística de la formación de estroncio a raíz de la kilonova || Créditos: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser (Ampliar).

Parece una obviedad, pero esta fue la primera vez que se pudo confirmar que las estrellas de neutrones están formadas de neutrones. Este proceso de captación rápida de neutrones a raíz de la fusión de estas dos estrellas así lo corrobora, lo que ayuda a los científicos a entender mejor estos procesos.

Volviendo al estroncio

La idea de buscar estroncio entre todas las trazas encontradas con el instrumento X-shooter fue Jonatan Selsing, investigador también en la universidad de Copenhage. «Muy poco después del evento, se nos ocurrió la idea de que podríamos estar viendo estroncio. Sin embargo, demostrar que esto era así resultó ser muy difícil. Esta dificultad se debió a nuestro poco conocimiento de la apariencia espectral de los elementos más pesados de la tabla periódica».

Y ahora, quizás llegue el momento de buscar nuevos elementos químicos. ¿Qué especies químicas se habrán logrado formar a raíz de esta explosión? Y para terminar, para los que hayan llegado hasta aquí… ¡la foto!

Cabalgata de Casas-Ibáñez || Créditos: A. Pérez-Verde (Ampliar).

Referencias

  • eso1917 (2019). «First identification of a heavy element born from neutron star collision». Science release (Ver).
  • eso1917es (2019). «Primera identificación de un elemento pesado nacido tras la colisión de dos estrellas de neutrones». Comunicado científico (Ver).
  • Watson, D. et al (2019). «Identification of strontium in the merger of two neutron stars». Nature, 574, pp. 497–500. DOI: 10.1038/s41586-019-1676-3 (Ver) (PDF).
  • Zahumenszky, C. (2017). «Cómo funcionan por dentro los fuegos artificiales (y por qué explotan formando esas figuras)». Gizmodo (Ver).

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