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13/5/16 - DJ:

Tras el problema del Helio-3

T.E.L: 3 min.

Astrónomos detectan helio-3 en nebulosa cercana, pero no lograron esclarecer el mentado "problema del 3He", a pesar de que un modelo parece acercarse más a los resultados.



Un equipo de astrónomos de la Universidad de Manchester, el Centro de Astrobiología y Red de Espacio Profundo de España y la Universidad Autónoma de México detectaron un raro gas a 4000 años luz de distancia. El descubrimiento, realizado a través del uso de la mayor antena del Complejo de Madrid (70 metros), podría ayudar a los científicos a entender más acerca de la historia de este importante elemento.

El Helio-3 es un gas (isótopo del gas noble Helio) que tiene el potencial de ser usado como combustible en plantas de fusión nuclear en el futuro y es crucial para su uso en criogénica y técnicas de imágenes médicas. Hay muy poco disponible en la Tierra, por lo que se fabrica en laboratorios nucleares a un gran costo. Habría cantidades significativas en la Luna y varios gobiernos han señalado la intención de realizar minería en el satélite natural para obtener este isótopo.

El gas es producido en estrellas de baja masa, menos del doble de la masa del Sol, que expelen la mayoría de su materia al espacio al final de sus vidas, formando una nebulosa planetaria (el Sol hará eso en 5 mil millones de años). De todos los elementos producidos en las estrellas el helio-3 es uno de los que más tardan en alcanzar el espacio.

La líder del equipo, Lizette Guzmán-Ramírez, empezó a investigar el helio-3 como doctorando en la Universidad de Manchester, antes de irse a ESO. Se unió a Albert Zijlstra y Malcolm Gray de la misma casa de estudios y colegas de España y México para buscar helio-3 en una nebulosa planetaria a 4000 años luz de la Tierra y medir cuánto se produce en la estrella. El equipo detectó una inesperada cantidad, mayor a la esperada, casi 500 veces mayor que su porcentaje relativo en nuestro planeta, y varias veces mayor a lo predicho por los modelos.

La detección prueba que el elemento es producido en el centro de estrellas como el Sol, y eyectado al espacio al final del proceso estelar, pero resta explicar las razones de tamaña cantidad.

La nebulosa planetaria (PNe) en cuestión es IC 418.

HELIO 3, futura fuente de energía Terrestre

https://youtu.be/HIhaPzCBfig


LA BBN y el problema del 3He
Se llama Nucleosíntesis del Big Bang (BBN, en inglés) a la formación de elementos poco después del gran "estallido". La BBN sería la responsable de la formación de la mayoría de ciertos elementos, como el 4He y el 3He, Deuterio y Litio-7.

Pero la abundancia de 3He se debe también a la nucleosíntesis estelar, es decir, a la formación de este isótopo y otros elementos enriquecidos en las estrellas.

En la introducción de su paper, los profesionales advierten que las estrellas de masa por debajo de 2.5 Masas solares son productoras natas de este isótopo vía la cadena protón-protón (primero producen Deuterio y luego con esos isótopos del hidrógeno más un protón logran 3He y radiación). Pero la abundancia es mayor a la observada en el medio interestelar (ISM, en inglés).
El problema fue abordado por Galli et al (1995). Una sugerencia para explicar el fenómeno es que en la rama de las gigantes rojas (Red Giants Branch) se destruye el isótopo en estrellas de 1 masa solar en un 90% (según Eggleton et al, 2006), pero sólo el 40-60% en astros de 2 masas solares.

Los profesionales usaron la antena DSS-63 en el complejo MDSCC en Robledo de Chavela, España, parte de la Deep Space Network de NASA. Observaron la nebulosa IC 418 (G215.2-24.2)

En el siguiente gráfico se muestran resultados de la abundancia de 3He relativa a H para la nebulosa planetaria IC418 como cruces púrpura (límite superior e inferior). Las flechas rojas son los límites calculados por Guzmán-Ramírez (2013). Del trabajo anterior de Balser y otros (1997) se indican la PNe J320 en cruz verde y las flechas del mismo color son muestra de 6 PNe de ese trabajo.
Las curvas en celeste y rojo puntuada son para la abundancia del elemento en Población I y II según Weiss 1996. La línea negra (abajo) es el valor primordial de la relación 3He/H de la BBN.

Fig. 4 del paper de Guzman-Ramirez et al (2016)

Aunque el misterio del 3He permanece, un modelo que parece acercarse a las mediciones es el conocido como "thermohaline mixing" (Charbonnel & Zahn 2007). Dos profesionales argentinos han estado investigando este modelo (ver abajo).

Aunque todavía parezca ciencia-ficción, hay suficientes indicios y datos objetivos como para sospechar que en el futuro cercano se hará minería fuera de la Tierra, quizás para obtener Helio-3 y producir energía. Pero el "problema de las tarifas eléctricas altas", se mantendrá y algunos se enriquecerán (aunque no tan "noblemente") con el helio.



Fuentes y enlaces relacionados
Manchester astronomers detect precious element in space
http://www.manchester.ac.uk/discover/news/manchester-astronomers-detect-precious-element-in-space/

First detection of 3He+ in the planetary nebula IC 418
L. Guzman-Ramirez, J. R. Rizzo, A. A. Zijlstra, C. García-Miró, C. Morisset, M. D. Gray
MNRAS (July 21, 2016) 460 (1): L35-L39.
DOI : 10.1093/mnrasl/slw070
First published online April 12, 2016

arXiv:1604.02679 [astro-ph.SR]
http://arxiv.org/abs/1604.02679

Thermohaline mixing and the photospheric composition of low-mass giant stars
F. C. Wachlin, M. M. Miller Bertolami, L. G. Althaus
arXiv:1104.0832 [astro-ph.SR]
http://arxiv.org/abs/1104.0832

Thermohaline Mixing, Matteo Cantiello
http://www.matteocantiello.com/index.php/thermohaline-mixing.html

A.A. MAGALLANES: El Helio 3 y la Luna
https://agrupacionastronomicamagallanes.wordpress.com/2011/06/17/el-helio-3-y-la-luna/

Sobre las imágenes
Can we harness energy from outer space?
http://science.howstuffworks.com/environmental/green-science/energy-from-space.htm

Gráfico: Guzman-Ramirez et al (2016).

Foto de antena de Robledo de Chavela, Madrid (Universidad de Manchester)

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