Del Big Bang a las supernovas: cómo nacen los elementos más pesados del Universo
Descubre cómo las estrellas actúan como hornos c��smicos donde se crean los elementos químicos mediante fusión, capturas de neutrones y supernovas, dando origen a planetas, materia y la vida misma.
Palabras más, palabras menos, decía el gran astrónomo, divulgador y padrino de la divulgación moderna, Carl Sagan, que nosotros sólo somos el orégano de este gran pozole cósmico llamado Universo. Probablemente Carl jamás probó el pozole…
Las palabras exactas, dichas en algún capítulo de la serie “Cosmos, un viaje personal”, no fueron exactamente esas, sino más bien era una explicación acerca de cómo los elementos se formaron desde los inicios del Universo hasta completar la tabla periódica como la conocemos hoy en día.
Es en el núcleo de las estrellas es donde el hidrógeno se transforma en helio la mayor parte del tiempo de vida. Cuando se agota el combustible empieza una etapa de reacciones nucleares en donde la estrella comienza a fusionar helio para convertirlo en carbono y así sucesivamente hasta llegar al silicio.
Todo en pos de obtener energía de algún lado, formándose una estructura en forma de capas de cebolla en donde cada una fusiona un elemento distinto. El límite es el hierro pues se requiere más energía de la que se obtiene para obtener el siguiente elemento. Es aqui que surge la duda ¿Y los demás elementos ‘apa?
Más allá del hierro
Para crear elementos más pesados que el hierro, el Universo se apoya de una partícula clave, el neutrón. Puesto que no tiene carga puede penetrar con facilidad los átomos hasta quedar atrapado en su interior, específicamente en el núcleo, en un proceso conocido como “captura de neutrones”.
Si recordamos nuestras clases de química, recordaremos que el número de neutrones en un átomo define los isótopos de un mismo elemento, los cuales suelen ser inestables y vivir poco tiempo. El equilibrio se logra mediante el decaimiento beta, en el cual un neutrón se vuelve protón, naciendo así un nuevo elemento.
En estrellas gigantes rojas envejecidas, el flujo de neutrones suele darse lentamente, gracias a esto la desintegración sucede antes de que la siguiente captura ocurra, lo que da tiempo a la formación de muchos de los elementos conocidos, más allá de hierro.
Esta forma de creación de elementos es conocido como el “proceso s”, el cual ocurre mediante el llamado “valle de la estabilidad nuclear”, el cual explica con precisión la abundancia existente de elementos pesados de media tabla, aunque… No alcanza para predecir los más extremos.
Violencia cósmica
Para fabricar los elementos más pesados conocidos en el Universo, necesitamos power, potencia, vaya, condiciones de verdad radicales. Conocido como el “proceso r” se trata de una captura rápida de protones, algo que sólo puede ocurrir en catástrofes cósmicas, como las explosiones de supernova.
Cuando una estrella masiva colapsa, su núcleo de hierro se derrumba en una fracción de segundo y rebota violentamente, lo que hace que las capas externas salgan disparadas al espacio, liberando una cantidad enorme de energía, radiación y neutrones de forma descomunal.
En ese entorno extremo los núcleos capturan neutrones sin descanso, tan rápido que no tienen tiempo de estabilizarse, es ahí cuando.se forman átomos enormes, que son muy inestables y que están cargados con decenas de neutrones adicionales.
Cuando pasa la tormenta, estos núcleos comienzan a desintegrarse lentamente hasta alcanzar configuraciones estables. Y es así que nacen elementos como el uranio, el torio o el plutonio, los cuales son fundamentales no sólo para entender la historia química del Universo, sino también de nuestro propio planeta.
El mejor reciclador es el mismo Universo
Aun con todo esto, el rompecabezas sigue incompleto, sobre todo porque existen isótopos ricos en protones que no pueden formarse nomás añadiendo neutrones y, para explicarlos, los astrofísicos identificamos el “proceso p”, que también ocurre en el entorno extremo de las supernovas.
En condiciones con temperaturas superiores a 1000 millones de grados Kelvin, la radiación es tan intensa que genera partículas de antimateria y reacciones inusuales. Las interacciones entre ellas permiten crear isótopos raros cargados positivamente que no encajan en los otros procesos.
Algunos de los núcleos que son muy pesados se rompen por fisión, fragmentándose en elementos más ligeros y es así cómo se explican ciertos isótopos específicos de metales como el platino, el mercurio o el tungsteno.
El final de esta historia es un acto de reciclaje cósmico en el que los elementos creados en las supernovas se dispersan por la galaxia, enriquecen nubes de gas y polvo, y dan origen a nuevas estrellas, planetas y, eventualmente, a la química necesaria para la vida. Así que sí, sí somos polvo de estrellas… U orégano del pozole cósmico. A mí ya me dió hambre ¿y a ti?