Somos (literalmente) polvo de estrellas

Cuando el universo se formó hace casi 14 mil millones de años, que ya es decir mucho tiempo, sólo había energía, que se degradó poco después en partículas como los electrones y protones de los átomos.

Estas partículas libres se agruparon formando los átomos más simples, con un protón y un electrón, que viene a ser el átomo hidrógeno. El hidrógeno es el elemento más abundante del universo.

Esta gran nube de hidrógeno se fue agrupando por la gravedad hasta formar bolas de gas cada vez más grandes y densas. En el centro de estas bolas de gas la presión se fue incrementando hasta que se hizo irresistible para los átomos de hidrógeno, que comenzaron a fusionarse, encendiendo el gas y convirtiéndolo en una estrella. Eso es lo que hace básicamente nuestro sol, una nube de gas de hidrógeno y plasma de protones y electrones donde en su interior se fusionan los núcleos de hidrógeno en núcleos de helio. Y así fue durante mucho tiempo para esas primeras estrellas de nuestro universo.

Pero todo termina, y cuando el hidrógeno escasea y la reacción que la mantiene viva se apaga la estrella se vuelve a hundir bajo su peso de la gravedad, y eso consigue que los núcleos de helio e hídrógeno se fusionen a su vez entre sí para dar lugar a núcleos más pesados. Y así fueron generándose en el interior de aquellas estrellas el carbono, oxígeno, nitrógeno y resto de elementos.

Llegados a este punto es importante señalar un hecho fundamental. Si unimos dos núcleos "ligeros" como el hidrógeno o el helio (que eleva los globos de los niños) se generan elementos más pesados liberando energía. Eso se llama fusión. La fusión sólo funciona con los elementos más ligeros. Por eso existe la maldita bomba H, que fusiona Hidrógeno para formar Helio liberando una energía demoledora. Algo parecido, pero al contrario ocurre con los elementos más pesados. En estos casos la energía se libera si rompemos los núcleos, no si los unimos. A ese proceso se le llama fisión, y por eso las malditas bombas nucleares de uranio (un elemento 238 veces más grande que el hidrógeno) rompen el uranio en trozos más pequeños (rodio, paladio...) liberando energía destructora.

Por lo tanto tenemos esas nubes de hidrógeno que se comienzan a fusionar y a medida que se agotan se siguen fusionando y fusionando. Pero la fusión de elementos cada vez más pesados libera cada vez menos energía, y llega un momento en que no libera más, y nada puede mantener la estrella viva. Y entonces muere.

Ese punto de equilibrio donde no se libera energía ni uniendo núcleos ni rompiéndolos es el hierro. Así pues el material más famoso del medievo, de todas esas espadas y lanzas es el material hasta donde una estrella viva puede llegar.


Esta gráfica muestra la energía que se libera o se consume al movernos desde los elementos más ligeros a los más pesados. A la izquierda están los más ligeros (hidrógeno-H) y a la derecha los más pesados (uranio-U). Unir núcleos ligeros libera mucha energía, hasta llegar al hierro (Fe), donde hacer el núcleo más grande consume energía. Por eso el uranio libera energía al romperlo (fisión) y el hidrógeno libera energía al unirlo (fusión), Es fácil ver en el gráfico que la fusión del hidrógeno libera mucha más energía que la fisión del uranio. El día que consigamos dominar la energía de fusión, las centrales nucleares serán mucho más eficientes y limpias, y podremos olvidar el uranio y los residuos radiactivos. El residuo de la fusión del hidrógeno (helio) eleva los globos de los niños y sin embargo el residuo de la fisión del uranio deja bidones tóxicos radiactivos por miles de años.

Pero la muerte de una estrella es una muerte maravillosa, porque a medida que colapsa, la energía que la comprime calienta esos núcleos más ligeros que quedan y los sigue fusionando. Recordemos que esto ya no es rentable energéticamente, hay que invertir mucha energía para poder fusionar algo más allá de hierro. Y esa tremenda energía la da la muerte de la estrella, que explota en forma de supernova y eso permite seguir fusionando hasta los elementos más pesados como el cobre, la plata, el oro, uranio y otros elementos raros, todos ellos formados en el colapso final y explosión en forma de supernova. Son precisamente raros porque sólo se pueden formar en la muerte de la estrella, cuando colapsa en su estertor final, antes de explotar y esparcir su polvo por el universo.


En esta gráfica se puede ver la abundancia en el sistema solar de los elementos. Efectivamente los elementos más pesados son menos frecuentes. El hierro destaca precisamente porque es ese punto de equilibrio donde las estrellas han dado ya todo lo que podían. (Ojo que la escala es logarítmica, aunque parece que el oxígeno y el hidrógeno aparecen en cantidades casi parecidas este último es mil veces más abundante).

Ese polvo tiene mucho hidrógeno aún, helio, carbono, nitrógeno, etc. y cada vez menos de los elementos más pesados como el hierro, plomo, oro, uranio, etc.

Y ese polvo de estrellas que queda disperso de la explosión de las primeras estrellas se vuelve a agrupar de nuevo por la gravedad, famosa por su tozudez. Y de esa reagrupación de polvo cósmico surgen nuevas estrellas más pequeñas como nuestro sol y pequeñas acumulaciones que giran en torno a él como nuestros planetas, donde habitan nuestros cuerpos. Así pues nuestro cuerpo está formado por material estelar, por polvo de estrellas. Quizá tú y yo venimos del polvo de la misma estrella o quizá seamos mezcla de varias.

El hidrógeno de nuestro cuerpo es originario de unos momentos después del big bang, el carbono, oxígeno y nitrógeno vienen de la etapa viva de una estrella. Y los anillos de plata y oro que vestimos son de la muerte de esa estrella.

En algún momento la formación de cada parte que nos compone brilló como un estrella en el firmamento. Esa estrella que nos generó ya desapareció, pero su luz (nuestra luz) sigue viajando por el universo, que es muy grande. Hay estrellas de nuestro cielo cuya luz viene de muy lejos y es por tanto luz vieja, de hace muchos millones de años. Quizá algunas de las luces que vemos por la noche ya no están ahí, y explotaron dando lugar a seres como nosotros. Y también ocurre algo similar al contrario. La luz que emitimos quizá ilumine otros mundos, donde sólo quizá haya seres preguntándose estas mismas cuestiones.

En este vídeo puedes ver una explicación muy resumida y amena de este proceso: https://www.youtube.com/watch?v=GdFlD3qrc0A

Formalmente los elementos se forman en al menos en tres procesos:

1. Nucleosíntesis del Big Bang: donde se generó el Hidrógeno y algo de Helio, Litio y quizá algo de Berilio y Boro, los elementos más ligeros.
2. Nuclosíntesis estelar: donde se generan elementos por fusión de elementos más ligeros hasta llegar al hierro.
3. Nucleosíntesis por supernova: cuando la explosión de la estrella genera los elementos más pesados que el hierro.

Los gráficos están sacados de: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_peak

Por cierto, la frase "somos polvo de estrellas" se atribuye a Carl Sagan, gran divulgador científico.