Has llegado al Umbral
¿Cuál es nuestro origen en el cosmos? La respuesta a esta pregunta nos trasladará a cuando el universo era muy diferente de lo que es ahora.
La pregunta de cuál es nuestro origen en el cosmos es bastante interesante. Cuando levantamos la cabeza en una noche estrellada y nuestra mirada se pierde en la profundidad de las luminarias que nos acompañan desde nuestros orígenes, surge la pregunta, incluso si es a nivel inconsciente.
Cuando analizamos nuestro cuerpo, todas estas cosas que ahora nos parecen tan comunes, pero que cuando se estudian en profundidad nos revelan maravillas extraordinarias, los componentes que forma nuestro cuerpo material, aprendemos que están hechos de varias moléculas y átomos.
Pero la pregunta aquí es, ¿de dónde salieron estos pequeños ingredientes? ¿Y cómo se hicieron? ¿Y como llegaron a ser lo que son ahora? Todas estas preguntas por momentos parece que rayan con el terreno de lo filosófico, pero en realidad se pueden responder con un poco de cosmología. Si nuestros cuerpos materiales están aquí, tiene que haber surgido de algún lugar, incluso mucho antes de nuestro nacimiento. De hecho, somos muchísimo más antiguos de lo que pensamos.
¿Cuál es nuestro origen en el cosmos?
La respuesta a todas estas preguntas nos trasladará a hace mucho, mucho tiempo, cuando el universo era muy diferente de lo que es ahora. Sin embargo, la física era la misma.
El universo primitivo se expandió después del Big Bang durante apenas 3 segundos, antes de enfriarse a un estado en el que las partículas subatómicas se ensamblaron en átomos. Los átomos de hidrógeno se formaron primero, ya que son el tipo de átomo más simple. Los átomos de hidrógeno contienen solo un protón en su núcleo, lo que lo convierte en el número uno en la tabla periódica de los elementos.
Después de que el universo envejeciera un poco, aproximadamente 300 millones de años, los átomos de hidrógeno comenzaron a agruparse bajo la fuerza de la gravedad. A medida que estos grupos de átomos de hidrógeno aumentaron de tamaño, la presión en el centro aumentó. Cuando la temperatura alcanzó los 15 millones de grados F, la presión hizo que el hidrógeno fusionara sus núcleos.
Este proceso se conoce como fusión nuclear. Los núcleos cargados positivamente se repelen entre sí de forma natural. Sin embargo, bajo altas temperaturas y presión, los núcleos se mueven lo suficientemente rápido como para romperse y fusionarse. Cuando los dos núcleos de protones de los átomos de hidrógeno se fusionan, forman un núcleo que consta de dos protones.
Algunos electrones también se combinan con protones para formar neutrones y neutrinos. Estos neutrones también se unen al núcleo y lo ayudan a permanecer más estable bajo la fuerza nuclear fuerte y nuclear débil. Un átomo con dos protones en su núcleo es helio. Es por eso que el helio es el número dos en la tabla periódica de los elementos químicos. El proceso de fusión también libera mucha energía en la que parte de la masa de hidrógeno se convierte en energía luminosa. Esta conversión de masa en energía utiliza la famosa ecuación de Einstein: E = mc2.
En este punto, nuestro universo tiene un montón de grandes grupos de hidrógeno que se fusionan para crear helio mientras liberan grandes cantidades de luz. ¡Esto es lo que comúnmente llamamos una estrella! De hecho, nuestra estrella madre, el sol, está haciendo esto ahora mismo mientras hablo. A medida que una estrella envejece, fusiona el helio con hidrógeno para formar litio, que tiene tres protones en su núcleo. Este proceso de fusión continúa, produciendo núcleos cada vez más grandes. El cuarto, el quinto, y así podemos seguir hasta el 26.
Esta es la idea general, pero no es tan fácil. Debemos recordar que, aquí, estamos tratando con física nuclear. Pero cuando se explica de esta manera, parece una imagen… bastante simple, como acabo de describir, pero de cerca, en realidad es un rompecabezas muy difícil de entender… pero muchísimo.
El proceso de fusión realmente no crea los elementos en orden a través de la tabla periódica. Para ser más específico, este proceso da bastantes saltos. Y algunos núcleos fusionados se descomponen en elementos inferiores que deliberadamente tuve que omitir para no hacer tan larga la explicación, pero se entiende la idea.
Bien, la fusión también crea neutrones que se combinan con átomos para crear isótopos que actúan como primos atómicos. En general, podemos decir que una estrella produce todos los elementos hasta el hierro en la tabla periódica, a través del proceso de fusión. Los detalles de este proceso son fascinantes, pero nos disuaden de responder la pregunta que nos ocupa.
El elemento con 26 protones en su núcleo es el hierro. Resulta que este es el último elemento que se crea en el proceso que he estado explicando. Para producir elementos superiores, la fusión requiere más energía de la que produce. Mencione anteriormente que una estrella brilla porque los átomos que se fusionan liberan energía (E = mc2).
Sin embargo, la cantidad de energía liberada se vuelve cada vez más pequeña a medida que los átomos crecen. Finalmente, en el hierro, no se libera energía en absoluto. Y para los elementos más allá del hierro; Se necesita más energía para la fusión de la que puede proporcionar la presión gravitacional.
Después de que una estrella ha producido suficiente hierro, la fusión cesa y el núcleo ardiente comienza a enfriarse. Hasta este punto, el núcleo caliente de la estrella hacía erupción hacia afuera, y evitaba que la gravedad, colapsara la estrella. Ahora que la estrella se ha enfriado, el núcleo ya no se expande y la gravedad colapsa rápidamente la estrella. La estrella implosiona con suficiente energía para fusionar inmediatamente algunos de los átomos, en elementos superiores como níquel, criptón, oro, uranio, etc.
Y si usted tiene una cadena de oro, o algún anillo de oro, sepa que eso se formó en este mismo proceso hace mucho tiempo atrás. Esta rápida y violenta implosión libera una enorme cantidad de energía que hace explotar la estrella. ¡Esto es lo que llamamos una supernova! Los astrofísicos aún no están seguros de los detalles de cómo explota una supernova, pero sabemos que son algunas de las explosiones más violentas en todo el universo.
Los restos de lo que queda después de la explosión de una supernova viajan a través del universo solo para algún día agruparse con otro polvo de estrellas y dar a luz a una nueva estrella. Esta es la mecánica de la vida de nuestro universo. Si lo queremos ver desde una perspectiva más terrícola, las explosiones de supernova son como esos pájaros que llevan semillas a kilómetros desde su origen, y en ocasiones se caen semillas en el camino; si una de esas semillas cae en el terreno adecuado, comienza a emerger.
Más o menos esto es lo que está sucediendo en la vía láctea; materiales que resultan de una explosión de supernova son enviados a regiones muy lejanas de la galaxia, y se combinan con otros materiales para formar las estructuras físicas de nuevas estrellas.
Ahora que hemos establecido que todos los elementos de la tabla periódica, aparte del hidrógeno, son esencialmente polvo de estrellas, tenemos que determinar qué parte de nuestro cuerpo está compuesto por este polvo de estrellas. Si sabemos cuántos átomos de hidrógeno hay en nuestro cuerpo, entonces podemos decir que el resto es polvo de estrellas.
Nuestro cuerpo está compuesto por aproximadamente 7×1027 átomos. ¡Esta cantidad se traduce en muchos átomos! Intenta escribir ese número en una hoja de papel: es un 7 con 27 ceros detrás. Ahora resulta que, de esos billones de billones de billones de átomos, 4.2×1027 de ellos son hidrógeno. Recuerda que el hidrógeno es literalmente ceniza del Big Bang, y no cenizas de estrellas. Esto nos deja con 2.8×1027 átomos de polvo de estrellas. Por lo tanto, la cantidad de átomos de polvo de estrellas en nuestro cuerpo es del 40%.
Dado que los átomos de polvo de estrellas son los elementos más pesados, el porcentaje de masa de estrellas en nuestro cuerpo es mucho más impresionante. La mayor parte del hidrógeno de nuestro cuerpo flota en forma de agua. El cuerpo humano es aproximadamente un 60% de agua y el hidrógeno solo representa el 11% de esa masa de agua. Aunque el agua consta de dos átomos de hidrógeno por cada de oxígeno, el hidrógeno tiene mucha menos masa.
Podemos concluir que el 93% de la masa de nuestro cuerpo es polvo de estrellas. Esto quiere decir que, en algún momento de la historia del cosmos, tú eras una estrella… o quizás fuiste parte de muchas estrellas provenientes de diferentes partes del cosmos. Solo piensa por un instante, hace mucho tiempo, alguien en algún lugar del cosmos pudo haber pedido un deseo a una estrella de la que tú estás hecho.
