MADRID, 16 Jun. (EUROPA PRESS) -
Científicos dirigido del Instituto Carnegie utiliza técnicas de laboratorio para imitar las condiciones internas estelares y planetarias y observar cómo se comportan los gases nobles.
La materia que compone lejanos planetas y estrellas aún más distantes está bajo condiciones de presión y temperatura extremas. Esta materia incluye a miembros de una familia de siete elementos llamados los gases nobles, algunos de los cuales --como el helio y el neón-- son nombres muy conocidos.
El equipo, cuyo trabajo se publica este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences', empleó una celda de yunque de diamante para llevar a los gases nobles neón, argón y xenón a más de 100.000 veces la presión de la atmósfera de la Tierra (15-52 gigapascales) y utilizó un láser para calentarlos a temperaturas hasta 50.000 grados Fahrenheit (27.760 ºC).
Los gases se llaman "nobles" debido a una especie de distanciamiento químico; de forma que normalmente no se combinan o "reaccionan" con otros elementos. De particular interés fueron los cambios en la capacidad de los gases para conducir la electricidad cuando la presión y la temperatura cambian, ya que esto puede proporcionar información importante acerca de las formas en las que los gases nobles en realidad interactúan con otros materiales en las condiciones extremas del interior de los planetas y las atmósferas estelares.
Los aisladores son materiales que son incapaces de llevar a cabo el flujo de electrones que forman una corriente eléctrica, mientras que los conductores, o metales, son materiales que pueden llevar una corriente eléctrica. Los gases nobles no son normalmente conductora a presiones ambientales, pero puede inducirse su conductividad bajo presiones más altas. El equipo de investigación encontró que el helio, el neón, el argón y el xenón pasan de aisladores visualmente transparentes a conductores visualmente opacos bajo diferentes condiciones extremas que imitan los interiores de diferentes estrellas y planetas.
Esto tiene varias implicaciones interesantes sobre cómo se comportan los gases nobles en las atmósferas y los interiores de los planetas y las estrellas. Por ejemplo, podría ayudar a resolver el misterio de por qué Saturno emite más calor de su interior de lo que cabría esperar dada su etapa de formación.
Esto está ligado a la capacidad o incapacidad de los gases nobles para ser disueltos en el hidrógeno líquido presente en abundancia en el interior de los planetas gigantes gaseosos como Saturno y Júpiter, informa la Institución Carnegie.
En Júpiter y Saturno, el helio sería aislante cerca de la superficie y se volvería parecido a metálico a profundidades cercanas a los núcleos de ambos planetas. El cambio de aislador a metal se produce en condiciones de presión y temperatura en las que el hidrógeno -que también se conoce por ser metálico-- es el constituyente principal de estos planetas. De hecho, se predice que el helio se disuelve en hidrógeno bajo estas condiciones en ambos planetas y, además, que la miscibilidad --o la capacidad de dos sustancias para mezclarse-- e hidrógeno y helio se correlaciona con este tipo de transformación de aislador a metal.
NEÓN AISLANTE
Sin embargo, se observó una diferencia en el comportamiento de neón entre las condiciones de laboratorio imitando los dos gases gigantes. Los resultados del equipo indican que el neón se mantendría como aislante incluso en el núcleo de Saturno. Como tal, una capa como de océano de neón no disuelto podría acumularse en las profundidades del planeta y evitar la erosión de la base de Saturno en comparación con su vecino Júpiter, donde los materiales básicos, como el hierro, se disuelven en el hidrógeno líquido circundante.
Esta falta de erosión del núcleo potencialmente podría explicar por qué Saturno está emitiendo tanto calor interno en comparación con su vecino Júpiter. La erosión del núcleo de un planeta, como en Jupiter, lleva a un enfriamiento planetario a medida que la materia es tan densa que se eleva hacia arriba durante la mezcla, convirtiendo el calor en potencial energía gravitatoria, mientras que en Saturno el material más denso permite acumularse en el centro del planeta, produciendo condiciones más calientes.
Otra consecuencia de las conclusiones consiste en estrellas enanas blancas, que son los restos de estrellas que una vez fueron más grandes, que tienen aproximadamente la masa de nuestro Sol. Son muy compactas, pero tienen luminosidades débiles, ya que emiten calor residual.
Se sabe que el helio denso existe en las atmósferas de las estrellas enanas blancas y puede formar el ambiente superficial de algunos de estos cuerpos celestes. Las condiciones simuladas por el láser de la celda de yunque de diamante po parte del equipo indican que este helio estelar debe ser más opaco de lo esperado previamente y esta opacidad podría ralentizar las velocidades de enfriamiento de enanas blancas ricas en helio, así como afectar a su color.
"Nuestros resultados proporcionan otro ejemplo de la gran variedad de aplicaciones para la investigación de la presión extrema --apunta Goncharov--. La investigación adicional podría revelar mucho más sobre qué está pasando en el interior de estos objetos que están demasiado lejos para que los observemos más directamente".
