Cómo se formó el oro

En ese instante, pasa una cosa que en la física le llaman proceso R, un bombardeo de neutrones tan rápido, pero tan absolutamente rápido, que los átomos no tienen tiempo de decaer y ya les llega el siguiente. Y así, en cuestión de segundos, se construyen los elementos más pesados del universo, y entre ellos el oro.

A ese fogonazo, un físico llamado Brian Metzger de la Universidad de Columbia, lo bautizó en 2010, con un nombre precioso, kilonova, principalmente por qué brilla unas mil veces más que una nova normal. Y esto no es teoría de pizarra. Lo vimos con fecha y hora, el 17 de agosto de 2017. Los detectores Lígo y Virgo notaron temblar el propio espacio. Eran las ondas gravitacionales de dos estrellas de neutrones fusionándose. Segundos después llegó el destello de rayos gamma. Y en las horas unos 70 observatorios de todo el planeta giraron a mirar el mismo punto en el cielo. Aquel evento, atentos al nombre, el GW170817 dejó ver una kilonova, la AT 2017 GFO. Y en su luz estaban, por fin, las huellas del oro, el platino y el uranio recién fabricados. ¿Y cuanto oro sale de un choque así? Agárrate, una kilonova podría fabricar varias veces la masa de la tierra en oro en un momento, eh, pum, la masa de la tierra varias veces hecha en oro, y es que durante años teníamos pensado que la historia del oro había cerrado, estaba ya terminada, pero los números no cuadraban del todo y en 2025 encontramos al segundo culpable. Este segundo culpable es todavía más raro. Se llama magnetar, parece un Pokémon, pero no. no lo es y es otra vez un estrella de neutrones, pero con vuelta de tuerca. Tiene el campo magnético más potente que existe en todo el universo conocido y de vez en cuando estos bichos sueltan unas llamaradas colosales. Pues bien, el 29 de abril de 2025, un equipo de la Universidad de Columbia, liderado por el investigador Anirudh Patel junto al propio Brian Metzger, publicó algo que nadie esperaba, cogieron los datos de una gran llamarada de diciembre de 2004 de un magnetar llamado SGR1806-20 y encontraron en ellos la huella directa del proceso R, y esto quiere decir que encontraron la prueba de que los magnetar también provocan oro, sin tener que chocar con nada.

Y como me gusta contaros las cosas con honestidad, aquí viene un pequeño matiz, los magnetanes no sustituyen a las kilonovas, ya que se calcula que las fusiones de estrellas de neutrones ponen alrededor del 90% del oro y los magnetares únicamente el 10% y eso que la comunidad científica todavía está discutiendo. El reparto lo resumió el propio gatell con una frase que cito textualmente. Es increíble pensar que alguno de los elementos más pesados que nos rodean, como los meTales preciosos de nuestros móviles u ordenadores se producen en estos entornos tan extremos.

Kilonova

Una de las líneas de investigación de mi grupo se centra en las predicciones teóricas sobre las contrapartidas electromagnéticas de las fusiones de estrellas de neutrones binarias. Entre las contrapartidas más prometedoras se encuentra una emisión térmica en el espectro óptico e infrarrojo, con una duración de días a semanas, impulsada por la desintegración radiactiva de elementos pesados sintetizados en el material expulsado durante la fusión. En 2010, nuestro grupo realizó las primeras predicciones sobre esta emisión, denominada «kilonova», las cuales incluían un tratamiento realista del calentamiento nuclear pertinente. A la izquierda, muestro un ejemplo de curva de luz prevista (luminosidad en función del tiempo transcurrido desde la fusión) correspondiente a una masa de elementos del proceso-r equivalente al 1 % de la masa solar, expulsados durante la fusión a una velocidad del 10 % de la de la luz. El descubrimiento de una emisión de tipo kilonova tras la fusión de estrellas de neutrones binarias proporcionaría la primera prueba directa de la producción de elementos poco comunes, como el oro, el platino y el uranio.

Recientemente he completado una revisión sobre kilonovas para *Living Reviews in Relativity*, en la que se describen —entre otras cosas— las diversas señales que podríamos observar en estos eventos, dependiendo de las propiedades del sistema binario en fusión y del ángulo de inclinación del observador respecto al eje del sistema. Los observadores situados en el plano orbital de la fusión podrían percibir principalmente una emisión «roja» (infrarroja) proveniente de la materia expulsada en dicho plano, mientras que aquellos situados a mayores inclinaciones observarían inicialmente una emisión relativamente «azul» (óptica) —similar a nuestras predicciones de 2010— procedente de la materia impulsada en dirección polar.

Publicaciones y tesis

Puede consultar mi lista de publicaciones en astro-ph o en el Astrophysics Data System (ADS).

Mi tesis doctoral, titulada "Theoretical Models of Gamma-Ray Burst Central Engines" (Modelos teóricos de los motores centrales de los brotes de rayos gamma), está disponible aquí. Mi tesis fue galardonada con el Premio a la Tesis Doctoral (Dissertation Prize) de la División de Astrofísica de Altas Energías (HEAD) de la Sociedad Astronómica Estadounidense. En 2014, fui nombrado investigador becario Alfred P. Sloan (Alfred P. Sloan Research Fellow).

Estudiantes e investigadores posdoctorales

Antiguos estudiantes de grado: Justin Ripley (CU'14, doctorado en Princeton, actualmente en UIUC), Aaron Kennon (CU'17), Charles Zivancev, Miguel Martinez (CU'19), Maggie Smith

Antiguos estudiantes de posgrado: Andrey Vlasov, Aleksey Generozov (UT Austin), Ben Margalit (U. de Minnesota), Andrea Derdzinski (Zúrich), Dhruv Desai (Greifswald), Chengcheng Xin (Harvard), Navin Sridhar (Stanford)

Estudiantes de posgrado actuales: Semih Tuna, Ani Patel, Sean Li

Antiguos investigadores posdoctorales: Nicholas Stone (becario Einstein, actualmente profesor adjunto en Wisconsin-Madison), Daniel Siegel (becario Einstein, actualmente profesor en Greifswald), Jennifer Barnes (becaria Einstein, actualmente en 3M), Elad Steinberg (actualmente investigador en HUJI), Eric Coughlin (becario Einstein, actualmente profesor en Syracuse), Tatsuya Matsumoto (actualmente profesor en la U. de Tokio), Floor Broekgaarden (actualmente profesora adjunta en UC San Diego), Mathieu Renzo (actualmente profesor adjunto en la U. de Arizona), Ore Gottlieb (actualmente profesor adjunto en el MIT)

Investigadores posdoctorales actuales: Tejas Prasanna, Itai Linial, Rebecca Diesing

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