Lo que cristales más antiguos que el Sol revelan sobre el origen del Sistema Solar
Cristales microscópicos extraídos de meteoritos podrían ayudar a resolver el debate sobre el nacimiento de nuestra región de la Vía Láctea.
Un artículo de James Dinneen. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.
La historia estándar sobre el origen de nuestro sistema solar ha sido la siguiente: hace 4.600 millones de años, una gigantesca nube de polvo permanecía suspendida y congelada en el espacio. Entonces, la explosión de una estrella cercana provocó el colapso de una parte de esa nube de polvo. Arrastrado por la gravedad hacia un punto central, el polvo se aglutinó formando una esfera radiante de hidrógeno y helio de unos 1,4 millones de kilómetros de diámetro: lo que acabaría convirtiéndose en nuestro Sol. El material restante, que quedó en órbita, se reunió para formar los planetas de nuestro sistema solar, junto con una multitud de asteroides y otros restos cósmicos.
Para comprobar la validez de esta historia, los investigadores necesitan mirar hacia atrás en el tiempo, hasta los primeros momentos del sistema solar e incluso antes. Y la cosmoquímica Nan Liu tiene una forma de hacerlo: guardado en una caja fuerte de su despacho en el Instituto de Investigación Astrofísica de la Universidad de Boston hay un fragmento de meteorito salpicado de material más antiguo que el Sol.
«Es el tipo de meteorito más prístino, no alterado por agua ni por calor», dijo Liu mientras sacaba y sostenía el espécimen: una piedra brillante y oscura, aproximadamente del tamaño y la forma de una punta de flecha.
Meteoritos como este se formaron aproximadamente en la época en que colapsó la nube de polvo. El colapso de la nube y el encendido del Sol fundieron gran parte de la información química contenida en el meteorito, pero en su interior algunos cristales microscópicos —más pequeños que una sola célula bacteriana— sobrevivieron intactos. Estos cristales, llamados granos presolares, son con diferencia el material más antiguo accesible para nosotros en la Tierra.
Durante aproximadamente la última década, los científicos han utilizado meteoritos como el de Liu para cuestionar la historia de cómo se formó el sistema solar. En lugar de una supernova, el sistema solar y todo lo que contiene podrían deber su existencia a un escenario cósmico más tranquilo: tal vez nuestro sistema solar se ensambló a partir de los vientos expulsados por una estrella gigantesca. Nuevos estudios de granos presolares podrían ofrecer una forma de determinar si esta nueva historia es correcta.
Comienza con una explosión
Los científicos obtuvieron la primera pista sobre lo que pudo haber desencadenado la formación del sistema solar cuando una bola de fuego apareció sobre México en 1969. El ahora famoso meteorito de Allende dispersó sus fragmentos sobre más de 500 kilómetros cuadrados.
En 1976, los investigadores informaron de que las muestras de Allende contenían una sorpresa: una cantidad inesperadamente grande de un isótopo estable llamado magnesio-26. Propusieron que el meteorito se había formado con una abundancia de aluminio-26, que es radiactivo y deja tras de sí magnesio-26 cuando se desintegra.
Sin embargo, el aluminio-26 no se conocía como un componente habitual del medio interestelar, el espacio polvoriento entre las estrellas que habría proporcionado los materiales para Allende. Las estrellas ordinarias no producen ese isótopo en particular. «La mayoría de estos isótopos, tal como los observamos en el sistema solar primitivo, eran simplemente el producto natural de la evolución química galáctica», explica Maria Lugaro, astrofísica del Instituto Astronómico Konkoly Thege Miklós en Hungría. «La excepción más importante es el aluminio-26».
Entonces, ¿de dónde procedía? En 1977, dos eminentes astrofísicos propusieron que el aluminio anómalo probablemente provenía de la explosión de una supernova cercana. Otros fenómenos pueden producir aluminio-26, pero la onda de choque de una supernova también podría haber provocado el colapso de la nube. Con un único acontecimiento, los astrónomos podían explicar cómo dos sucesos raros —la inyección de aluminio-26 y la formación de un nuevo sistema solar— ocurrieron prácticamente al mismo tiempo. «Todo el mundo pensaba que necesitábamos algo que desencadenara el colapso», cuenta Vikram Dwarkadas, astrónomo de la Universidad de Chicago.
Durante décadas el escenario de la supernova desencadenante fue el preferido, respaldado por modelos astrofísicos detallados, así como por nuevas mediciones de magnesio-26 enriquecido en meteoritos prístinos. Pero durante la última década aproximadamente, esa interpretación se ha enfrentado a otras mediciones que no parecen encajar. El problema es que el sistema solar presenta deficiencia de hierro.
No tan férreo
Las supernovas no solo producen aluminio. Cualquier supernova cercana probablemente también habría inyectado grandes cantidades del isótopo radiactivo hierro-60. Por lo tanto, si una supernova hubiera iniciado la formación del sistema solar, «deberíamos observar abundancias iniciales bastante altas de hierro-60 en los objetos formados al principio», escribe en un correo electrónico Linru Fang, cosmoquímica de la Universidad de Copenhague.
Algunos estudios han informado de encontrar suficiente hierro-60 en muestras de meteoritos como para respaldar la historia de la supernova. Pero no todos los científicos están de acuerdo con esos resultados; varios investigadores dijeron a *Quanta* que la mayoría de los cosmoquímicos creen ahora que, aunque al comienzo del sistema solar había abundancia de aluminio-26, no había mucho hierro-60.
A principios del año pasado —en un estudio descrito por sus autores como la medición más precisa hasta la fecha del hierro-60 en el sistema solar primitivo— Fang y sus colegas informaron de niveles bajos de hierro-60 (medidos a través de su producto estable de desintegración, el níquel-60) en un planetesimal formado poco después del colapso de la nube. El resultado es incompatible con el escenario de una supernova, explica.
Los investigadores han propuesto diversas explicaciones para la ausencia de hierro. «Los meteoritistas son famosos por ser gente muy discutidora», escribe en un correo electrónico Alan Boss, astrónomo del Carnegie Science en Washington D. C. «Siempre parece haber un contraejemplo para cualquier afirmación».
Por ejemplo, el aluminio podría haber sido expulsado por la supernova, mientras que el hierro —procedente de capas más profundas del núcleo estelar— podría haber vuelto a caer en la estrella muerta. O la explosión podría haber sido una supernova peculiar que no produjera hierro-60 en absoluto. También es posible que el hierro-60 no se distribuyera uniformemente en la nube, lo que significaría que las mediciones realizadas en meteoritos individuales no ofrecen una imagen completa.
Dwarkadas descarta estas explicaciones como intentos de «ajustar a mano» los modelos para que coincidan con los datos, en lugar de encontrar una solución más general. «Mucha gente parece aceptar la idea de que no fue una supernova», afirma.
Pero si el sistema solar no comenzó con una supernova, ¿de dónde obtuvo todo ese aluminio?
Nacido en una burbuja
Una posibilidad que muchos investigadores favorecen actualmente es que el aluminio-26 fue transportado por los vientos de una estrella Wolf-Rayet.
En comparación con nuestro Sol, una estrella Wolf-Rayet vive mucho menos tiempo, es decenas de veces más grande y miles de veces más luminosa. Una estrella se convierte en una Wolf-Rayet cuando su envoltura externa de hidrógeno es arrancada, ya sea por la atracción gravitatoria de otra estrella o por la intensidad de sus propios vientos estelares.
El núcleo expuesto de una estrella Wolf-Rayet puede emitir vientos estelares a velocidades de hasta 3.000 kilómetros por segundo. «Básicamente barre el material circundante como una quitanieves», apunta Dwarkadas. Ese material barrido forma una envoltura alrededor de la estrella que puede alcanzar 100 años luz de extensión. La envoltura, que crea una burbuja alrededor de la estrella Wolf-Rayet, es decenas de miles de veces más densa que el medio interestelar circundante.
La envoltura contiene material suficiente para construir un sistema solar. Debería contener mucho aluminio-26 y —lo que es crucial— muy poco hierro-60. «Estoy buscando una estrella que produzca solo aluminio-26», cuenta Lugaro. «El lugar donde podemos producir únicamente aluminio-26 es en los vientos de estas estrellas muy masivas».
Los astrónomos han observado soles formándose dentro de las envolturas de estrellas Wolf-Rayet, señaló Dwarkadas. Según sus estimaciones, hasta un 16 % de todas las estrellas del tamaño del Sol de nuestra galaxia podrían haberse formado de este modo. «Si es cierto, no hay razón para que solo sea cierto para nuestro sistema solar», afirma. «El nuestro no sería único».
Dwarkadas y sus colegas han desarrollado quizá el modelo más completo de cómo los vientos de una estrella Wolf-Rayet podrían haber impulsado aluminio-26 hacia nuestro sistema solar mientras este se formaba. Después, la estrella Wolf-Rayet —cuya vida dura solo unos pocos millones de años— probablemente habría colapsado en un agujero negro, aunque cualquier evidencia de ello habría desaparecido hace mucho tiempo, explica.
No obstante, la idea de la estrella Wolf-Rayet presenta problemas, señala Lugaro. Por ejemplo, una estrella de este tipo crea un entorno tan energético que debería haber destruido nuestro sistema solar recién formado.
Boss sigue prefiriendo la teoría de que nuestra nube de polvo fue desencadenada por una supernova. Lugaro no. «Por el momento, desde el punto de vista de la física nuclear», dice, «me inclino por los vientos de las estrellas Wolf-Rayet». Sin embargo, añade que nueva información podría hacerle cambiar de opinión la semana próxima. «Es un problema que debe abordarse desde distintos ángulos. Todavía estamos discutiendo un poco sobre ello».
De pesca
En Boston, Liu volvió a guardar el meteorito en su caja fuerte. En su ordenador abrió una imagen del microscopio en directo de una nanosonda capaz de medir la composición química de diminutos fragmentos de material. Ella y otros investigadores utilizan este dispositivo para estudiar pequeños restos de meteorito disueltos en ácido, en busca de granos con la composición química adecuada para haber procedido de una estrella Wolf-Rayet.
Liu manejaba la nanosonda de forma remota (el instrumento estaba en Washington D. C.), examinando lentamente los fragmentos de meteorito dispersos sobre una lámina de oro. «Esto es como una expedición de pesca», explica. El siguiente paso, suponiendo que pueda encontrar un número suficiente de granos con la composición química compatible con una estrella Wolf-Rayet, sería medir si muestran señales de haber estado enriquecidos en aluminio-26. Esa información química podría utilizarse entonces para restringir los modelos astrofísicos del escenario Wolf-Rayet para el origen del sistema solar.
Liu reconoció que la presencia de tales granos no sería una prueba definitiva de la teoría de la estrella Wolf-Rayet; por ejemplo, polvo enriquecido en aluminio podría haber sido producido por estrellas mucho más antiguas, mucho antes de que se formara nuestro sistema solar. Pero la ausencia de dichos granos sugeriría que la hipótesis Wolf-Rayet es incorrecta.
Observó la nanosonda mientras trabajaba, explorando miles de millones de años en el pasado. Estudiar estos granos, dice Liu, le da una nueva perspectiva sobre las circunstancias únicas que llevaron a la existencia de nuestro planeta. «Si piensas en estos isótopos radiactivos —estos elementos que forman rocas y que forman la vida—», explica, «cuando sabes cómo se producen en las estrellas, te das cuenta de que no es tan fácil obtener la cantidad adecuada. Tienes que formarte en el momento y el lugar correctos».
El artículo original, What Crystals Older Than the Sun Reveal About the Start of the Solar System, se publicó el 2 de marzo de 2026 en Quanta Magazine. Cuaderno de Cultura Científica tiene un acuerdo de distribución en castellano con Quanta Magazine.
Traducido por César Tomé López
