A propósito del reciente avistamiento de una molécula de hidruro de helio, apenas cien mil años después de la creación del Universo, podemos afirmar, parafraseando a Xavier Villaurrutia, que en nuestros cuerpos hay huellas celestiales. Esto da pie para recapitular: ¿De dónde provienen los elementos químicos que constituyen nuestra esencia? Los que descubrimos en la Tierra, ¿son locales o se gestaron en otro sitio? ¿Cómo se crean? Tal parece que nuestras dudas ontológicas podrían aclararse si nos remontamos a las estrellas.
Luego de la sopa primordial, formada por quarks y gluones en estado plasmático, se formó hidrógeno, el más simple de todos los elementos. Y el más abundante. Tan sólo en nuestra Vía Láctea, el 90% de la materia luminosa lo constituyen átomos de dicho elemento. El hidrógeno es, pues, el componente básico de las estrellas nacientes, el combustible que quemarán a lo largo de su vida. Así, las primeras estrellas agotaron sus reservas, y en el ínterin dejaron un desecho, “cenizas” de tan larga combustión. Este residuo fue el segundo elemento de la historia: el helio.
Los astrofísicos suponían, entonces, que el primer compuesto debió haberse dado entre estos dos. En efecto, así fue, como lo detectó el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (NASA). A medida que el hidrógeno se agota, las fuerzas expansivas, producto de semejante combustión, pierden impulso y caen ante la gravedad. Esto provoca un calentamiento en el núcleo central de cada estrella, dando lugar a reacciones nucleares que llevan al extremo el helio y lo transforman en carbono. Son verdaderos hornos cósmicos.
Sabemos que el protón y el electrón que constituyen cada átomo de hidrógeno mantienen una separación. Sin embargo, la colosal presión dentro las estrellas jóvenes los comprime. Esto permite que un protón logre capturar un electrón, convirtiéndose en neutrón. Al enlazarse dos protones y dos neutrones tenemos un núcleo de helio. En el momento en que se unen dos núcleos de helio se forma el berilio. La fusión de berilio con helio da como resultado átomos de carbono. De helio al oxígeno hay solo un paso estelar.
De esta manera, mediante reacciones de fusión sucesivas en las estrellas, lo que los astrofísicos llaman “síntesis de núcleos”, se formaron la mayor parte de los elementos más ligeros que el hierro, incluso éste. Hasta la gestación del núcleo del hierro, y a fin de conservar activa la estrella, dichas reacciones liberan energía. Sin embargo, las reacciones nucleares que forman elementos más pesados que el hierro no producen energía, de hecho, la consumen.
Algunas estrellas no llegan a crear hierro, ya que colapsan antes. Son más pequeñas que nuestro Sol y sólo convierten hidrógeno en helio. Pero en estrellas con una masa hasta ocho veces la del Sol sí es factible que se cocine helio, del cual surge carbono y oxígeno. Una veintena de elementos más salen de hornos mayores, estrellas gigantescas que ejecutan su acto de equilibrio hasta que se impone una de las dos fuerzas opuestas. En una esquina el combatiente eterno, el retador temible, la gravedad de la misma estrella que busca imponer su fuerza aplastante y apretar la materia hasta convertirla en una canica densa y compacta. En la otra esquina, el tremendo calor y la presión ejercida debido a las reacciones en el núcleo estelar intentan arrojar todo lo que encuentran a su paso hacia el exterior.
Los astrofísicos han encontrado que los núcleos de hierro son muy estables en la naturaleza y resulta casi imposible fusionarlos con otro núcleo más pesado. Cuando en el centro de una gran estrella aparece un núcleo de hierro puro, llegará un momento en el que ya no podrá aguantar el efecto de la implacable gravedad, por lo que termina cediendo ante su propio peso. Tal colapso es vertiginoso, inicia innumerables ondas de choque que expulsan las capas externas de las estrellas en dirección del espacio, provocando el nacimiento de una súpernova. La presión y la temperatura son únicas, extremas, de tal manera que se abre una ventana para la creación de elementos más pesados que el hierro. Éstos son expulsados al espacio, mezclándose con el polvo y el gas interestelares.
Algunos, como el iridio, formaron parte de un meteorito que chocó con la superficie terrestre, precisamente en Chixculub, península de Yucatán, generando un cataclismo que acabó casi con todas las especies vivas en ese momento. Una súpernova puede arrojar hierro el equivalente de unas 25 mil globos terráqueos. Tanto el iridio como otros elementos más pesados que el hierro se gestan en el interior de las estrellas mediante la captura de neutrones. Así produce núcleos nuevos, algunos de los cuales pueden ser estables y otros no, esto es, serán radiactivos porque decaen, se desintegran al cabo de un tiempo determinado y emiten radiación. Este proceso puede tardar miles de años o darse en cuestión de minutos, cuando la explosión de una estrella es inminente. Los astrofísicos han comprobado que los neutrones tienden a agruparse con enorme facilidad en esas condiciones inusitadas, de manera que pasan de ser hierro a, digamos, uranio, en una fracción de segundo.
El hidrógeno, presente en cada molécula de agua, proviene del Gran estallido o Big bang. El carbono y el oxígeno, parte vital de cada organismo, surgieron de la fusión nuclear en el interior de las estrellas. Una buena parte del hierro que circula por nuestra sangre proviene de súpernovas que existieron en sitios muy remotos, hace mucho tiempo. El oro salió de estrellas de neutrones que colisionaron y lanzaron rayos gamma de corta duración. Y si bien aún no sabemos con exactitud el origen de algunos elementos, como el cobre, ya tenemos que preocuparnos por su expoliación. Un ejemplo, el helio, estará disponible 25 años más.
escritor y divulgador científico. Su libro más reciente es Nuevas ventanas al cosmos (loqueleo, 2020).
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