De Donde Surjen Los Elementos

¿De dónde provienen los elementos químicos?
Por Carolyn Ruth


En 1504, astrónomos chinos registraron algo que denominaron la “estrella invitada” en la constelación de Tauro, el Toro. Nunca antes se había visto esta estrella, que brillaba más que cualquier otra en el cielo. En el suroeste de los Estados Unidos, los Anasazi, una cultura con una tradición astronómica muy rica, también fuerontestigos de esta nueva estrella brillante. Sus observadores podían divisarla fácilmente de día y leer gracias a su luz de noche. En la actualidad, sabemos que los Anasazi fueron testigos de una enorme explosión estelar, llamada supernova.

Los observadores no contaban con un dato importante: durante la explosión, la estrella no sólo emitía grandes cantidades de luz- más que lo que emitirían milmillones de soles-, sino también liberaba sustancias químicas en el espacio. Dentro de la estrella se encontraba la mayoría de los primeros 26 elementos de la tabla periódica, desde elementos simples, como el helio y el carbono, hasta más complejos, como el manganeso y el hierro; y la enorme explosión los esparció en el espacio. Durante la explosión también, se crearon otros elementos. Luego de laexplosión, las sustancias químicas en el espacio se combinaron entre si para formar iones y moléculas.

Estos elementos viajan en el espacio y finalmente terminan en planetas como la Tierra y forman parte de todo lo que nos rodea y nos da forma. El carbono en nuestras células, el oxígeno en el aire, el silicio en las rocas y casi todos los elementos fueron forjados en antiguas estrellas antes deser esparcidos por el espacio cuando explotan las estrellas.

En el último siglo, científicos han estudiado cómo se forman los elementos químicos en las estrellas y el espacio exterior. Al igual que los genealogistas, expertos que estudian el origen de las personas y sus familias, estos científicos pueden llegar a descubrir de dónde provienen la mayor parte de los elementos químicos y cómo seformaron unos de otros. Y, al igual que pasa con un árbol genealógico, estudiar las conexiones entre los elementos químicos, ha brindado y sigue brindando muchas sorpresas y descubrimientos interesantes.

Hornos estelares

Una estrella joven está compuesta principalmente por hidrógeno, la sustancia química más simple. Este hidrógeno finalmente lleva a todos los elementos conocidos. Paraempezar, los dos componentes de cada átomo de hidrógeno –su protón y su electrón- están separados. La gran presión dentro de la estrella, literalmente logra unir con fuerza dos protones. A veces, un protón captura un electrón y se convierte en un neutrón.

Cuando se unen dos protones y dos neutrones, forman el núcleo del helio, el segundo elemento en la tabla periódica. Luego, cuando se unen dosnúcleos de helio, forman el núcleo de otro elemento, el berilio. Sucesivamente, la fusión del berilio con el helio genera un núcleo de carbono; la fusión del núcleo del carbono y del helio lleva al núcleo del oxígeno, y así sucesivamente. De esta forma, a través de reacciones de fusión sucesivas, se pueden formar los núcleos de la mayor parte de los elementos más livianos que el hierro (Véase figura 1).Los científicos denominan este proceso nucleosíntesis (por "síntesis del núcleo").

En las estrellas, estas reacciones de fusión no pueden formar elementos más pesados que el hierro. Hasta la formación del núcleo del hierro, estas reacciones liberan energía, con lo cual mantienen viva la estrella. Pero las reacciones nucleares que forman elementos más pesados que el hierro no liberan energía,sino que la consumen. Si estas reacciones ocurrieran, utilizarían la energía de la estrella, provocando su colapso.

Pero no todas las estrellas forman hierro. Algunas explotan antes de crear tantos elementos. En estrellas menos masivas que el sol, sólo se produce la reacción que convierte el hidrógeno en helio. En estrellas más grandes que el sol pero menores que ocho masas solares, se llevan...