La explosión de estrellas masivas y el choque de estrellas de neutrones, son el origen de los elementos químicos

Videoconferencia del profesor de la FQ M. Javier Cruz Gómez

De acuerdo con la teoría del Big Bang, que explica la creación del universo, hace aproximadamente 13 mil 800 millones de años ocurrió la gran explosión primigenia, con la que se marca el tiempo cero del Universo. Desde entonces, la temperatura del Universo que era extremadamente alta, comenzó a descender, las galaxias se agruparon por la fuerza de la gravedad y las primeras estrellas masivas que se formaron murieron después de una gran explosión llamada supernova, arrojando elementos químicos al espacio.

Durante la vida normal de las estrellas, explicó Javier Cruz Gómez, académico de la Facultad de Química, la reacción principal, que ocurre en el corazón o centro de las estrellas, es la formación de núcleos de helio a partir de los del hidrógeno; y mediante otras reacciones se forman los elementos de número atómico menor que el hierro, como el carbono y el silicio. Todo el hidrógeno del Universo se formó 380,000 años después del Big Bang, durante la época que se llamó de recombinación.

Al dictar la videoconferencia Los procesos astrofísicos del hidrógeno cosmológico para generar los elementos químicos que conforman el universo. Cálculos ingenieriles que lo sustentan, el 19 de agosto, indicó que la teoría del Big Bang se divide en siete etapas: las tres primeras ocurrieron en menos de un segundo; la cuarta, en tres minutos; la quinta duró 380 mil años; la sexta, mil millones de años después de la explosión primigenia y la séptima y última etapa, la actual, que comenzó hace 12 mil 800 millones de años y no se tiene una idea precisa de cuando se terminará.

Durante las primeras dos etapas del Big Bang, el Universo se enfriaba rápidamente y en la tercera etapa los quarks se agruparon en protones y neutrones. Durante la cuarta etapa del Big Bang, el plasma del universo, era un hervidero de protones, electrones y otras partículas, no había nada formado en el Universo; el cual, todavía era demasiado caliente para formar átomos, por lo que existían sólo fotones, electrones, protones y neutrones. El continuo choque de los fotones con las otras partículas, evitaban que la luz brillase. El plasma del cosmos era una “niebla”, apuntó Cruz Gómez en su exposición organizada por el Departamento de Ingeniería Química de la FQ.

En la quinta etapa, añadió, el universo continuó enfriándose y los electrones se pudieron combinar con protones y neutrones para formar átomos, principalmente de hidrógeno y algo de helio; además, empezó a brillar la luz. En la sexta etapa, la temperatura siguió descendiendo y la gravedad hizo que el hidrógeno y el helio formaran nubes gigantes que se convertirían en galaxias con sus estrellas. 

“El hecho de que predominen en el universo los elementos hidrógeno y helio, proviene de la nucleosíntesis que tuvo lugar durante el primer segundo del Big Bang”, expresó Javier Cruz.

Más adelante, añadió, cuando las nubes de gas de hidrógeno y helio se condensaron para formar estrellas masivas con alta temperatura y presión en su núcleo, y de una vida relativamente corta, se produjeron elementos más pesados que el hidrógeno, como carbono, oxígeno y fierro.

“Así fue el origen de los elementos que existen en el planeta Tierra: algunos se produjeron por la explosión de estrellas masivas y otros, los de mayor número atómico de la tabla periódica, por el choque/fusión de estrellas de neutrones. Al final tenemos que, en el Universo, el 73 por ciento es hidrógeno, el 25 por ciento es helio y luego siguen todos los demás elementos con un porcentaje menor”, agregó. 

Sin embargo, comentó Javier Cruz, en la Tierra, “la cual es el polvo de las estrellas que explotaron y de las estrellas de neutrones que se fusionaron, hay más de lo último que se formó en el corazón de las estrellas con masa unas pocas veces más grande que la masa del sol: los elementos químicos como el fierro, oxígeno, silicio, magnesio y azufre, entre otros elementos”.

Otra cuestión contrastante, apuntó, es que en el cuerpo humano la composición elemental es completamente diferente a la del Universo y a la de la Tierra: “de oxígeno tenemos 65 por ciento; de carbono, 18 por ciento y de hidrógeno, 9.5 por ciento”. El ser humano, concluyó el docente universitario, tiene unos 100 mil años de existencia, “intervalo de tiempo que es muy pequeño o casi insignificante en la escala cosmológica del tiempo, o sea, la de la existencia del universo”.

José Martín Juárez Sánchez

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