En un momento u otro, todos los entusiastas de la ciencia han escuchado las infames palabras del difunto Carl Sagan: "Estamos hechos de material estrella". Pero, ¿qué significa eso exactamente? ¿Cómo podrían las colosales bolas de plasma, quemar con avidez su combustible nuclear en el tiempo y el espacio lejanos, desempeñar algún papel en el engendro de la vasta complejidad de nuestro mundo terrenal? ¿Cómo es que "el nitrógeno en nuestro ADN, el calcio en nuestros dientes, el hierro en nuestra sangre, el carbono en nuestros pasteles de manzana" podrían haberse forjado de manera tan despiadada en los corazones de estos gigantes gigantes estelares?
Como era de esperar, la historia es elegante y profundamente inspiradora.
Todas las estrellas provienen de orígenes humildes: es decir, un grupo gigantesco y giratorio de gas y polvo. La gravedad hace que la nube se condense a medida que gira, arremolinándose en una esfera de material cada vez más apretada. Finalmente, la futura estrella se vuelve tan densa y caliente que las moléculas de hidrógeno en su núcleo chocan y se fusionan en nuevas moléculas de helio. Estas reacciones nucleares liberan poderosas explosiones de energía en forma de luz. El gas brilla intensamente; ha nacido una estrella.
El destino final de nuestra estrella incipiente depende de su masa. Las estrellas más pequeñas y livianas se queman a pesar del hidrógeno en su núcleo más lentamente que las estrellas más pesadas, brillando algo más tenuemente pero viviendo vidas mucho más largas. Con el tiempo, sin embargo, la caída de los niveles de hidrógeno en el centro de la estrella causa menos reacciones de fusión de hidrógeno; Menos reacciones de fusión de hidrógeno significan menos energía y, por lo tanto, menos presión externa.
En cierto punto, la estrella ya no puede mantener la tensión que su núcleo había estado soportando contra la masa de sus capas externas. La gravedad inclina la escala, y las capas externas comienzan a caer hacia adentro en el núcleo. Pero su colapso calienta las cosas, aumenta la presión central e invierte el proceso una vez más. Se crea una nueva cubierta de combustión de hidrógeno justo afuera del núcleo, restableciendo un amortiguador contra la gravedad de las capas superficiales de la estrella.
Mientras el núcleo continúa llevando a cabo reacciones de fusión de helio de baja energía, la fuerza de la nueva capa de combustión de hidrógeno empuja el exterior de la estrella, haciendo que las capas externas se hinchen cada vez más. La estrella se expande y se enfría en un gigante rojo. Sus capas externas finalmente escaparán del tirón de la gravedad, flotando en el espacio y dejando atrás un pequeño núcleo muerto: una enana blanca.
Las estrellas más pesadas también fallan ocasionalmente en la lucha entre la presión y la gravedad, creando nuevas capas de átomos para fusionarse en el proceso; sin embargo, a diferencia de las estrellas más pequeñas, su exceso de masa les permite seguir formando estas capas. El resultado es una serie de esferas concéntricas, cada capa contiene elementos más pesados que el que la rodea. El hidrógeno en el núcleo da lugar al helio. Los átomos de helio se fusionan para formar carbono. El carbono se combina con el helio para crear oxígeno, que se fusiona con el neón, luego con el magnesio, luego con el silicio ... hasta la tabla periódica hasta el hierro, donde termina la cadena. Tales estrellas masivas actúan como un horno, impulsando estas reacciones a través de la pura energía disponible.
Pero esta energía es un recurso finito. Una vez que el núcleo de la estrella se convierte en una bola sólida de hierro, ya no puede fusionar elementos para crear energía. Como fue el caso de las estrellas más pequeñas, menos reacciones energéticas en el núcleo de las estrellas de peso pesado significan menos presión externa contra la fuerza de la gravedad. Las capas externas de la estrella comenzarán a colapsarse, acelerando el ritmo de fusión de elementos pesados y reduciendo aún más la cantidad de energía disponible para sostener esas capas externas. La densidad aumenta exponencialmente en el núcleo que se contrae, bloqueando protones y electrones tan fuertemente que se convierte en una entidad completamente nueva: una estrella de neutrones.
En este punto, el núcleo no puede volverse más denso. Los enormes caparazones exteriores de la estrella, que aún se desploman hacia adentro y están repletos de elementos volátiles, ya no tienen a dónde ir. Chocan contra el núcleo como una plataforma petrolera a toda velocidad chocando contra una pared de ladrillos, y estallan en una monstruosa explosión: una supernova. Las energías extraordinarias generadas durante esta explosión finalmente permiten la fusión de elementos aún más pesados que el hierro, desde el cobalto hasta el uranio.
La onda de choque energética producida por la supernova se mueve hacia el cosmos, desembolsando elementos pesados a su paso. Estos átomos pueden luego incorporarse a sistemas planetarios como el nuestro. Dadas las condiciones correctas, por ejemplo, una estrella adecuadamente estable y una posición dentro de su Zona Habitable, estos elementos proporcionan los bloques de construcción para una vida compleja.
Hoy, nuestra vida cotidiana es posible gracias a estos átomos, forjados hace mucho tiempo en la agonía de las estrellas masivas. Nuestra capacidad para hacer cualquier cosa: despertar de un sueño profundo, disfrutar de una comida deliciosa, conducir un automóvil, escribir una oración, sumar y restar, resolver un problema, llamar a un amigo, reír, llorar, cantar, bailar, correr, saltar y jugar: se rige principalmente por el comportamiento de pequeñas cadenas de hidrógeno combinadas con elementos más pesados como carbono, nitrógeno, oxígeno y fósforo.
Otros elementos pesados están presentes en cantidades más pequeñas en el cuerpo, pero son igualmente vitales para el funcionamiento adecuado. Por ejemplo, el calcio, el flúor, el magnesio y el silicio trabajan junto con el fósforo para fortalecer y hacer crecer nuestros huesos y dientes; el sodio ionizado, el potasio y el cloro juegan un papel vital en el mantenimiento del equilibrio de líquidos y la actividad eléctrica del cuerpo; y el hierro comprende la porción clave de la hemoglobina, la proteína que equipa a nuestros glóbulos rojos con la capacidad de entregar el oxígeno que inhalamos al resto de nuestro cuerpo.
Entonces, la próxima vez que tenga un mal día, intente esto: cierre los ojos, respire profundamente y contemple la cadena de eventos que conecta su cuerpo y mente con un lugar a miles de millones de años luz, en lo profundo de los confines distantes de espacio y tiempo. Recuerde que las estrellas masivas, muchas veces más grandes que nuestro sol, pasaron millones de años convirtiendo la energía en materia, creando los átomos que forman cada parte de usted, la Tierra y todos los que ha conocido y amado.
Los seres humanos somos tan pequeños; y, sin embargo, la delicada danza de moléculas hechas de este material estrella da lugar a una biología que nos permite reflexionar sobre nuestro Universo más amplio y cómo llegamos a existir. El propio Carl Sagan lo explicó mejor: “Una parte de nuestro ser sabe que de aquí venimos. Anhelamos volver; y podemos, porque el cosmos también está dentro de nosotros. Estamos hechos de material estrella. Somos una forma de que el cosmos se conozca a sí mismo ".
