Es común escuchar que los seres humanos estamos hechos de polvo de estrellas. Aunque esta afirmación parece sacada de algún poema, o de alguna canción, constituye un hecho comprobado en forma estricta por la ciencia. Se refiere a que los átomos de nuestro cuerpo, y de todo lo que nos rodea, con excepción de los átomos del elemento químico más ligero llamado hidrógeno, se cocinaron en los centros de las estrellas que existieron hace miles de millones de años. De modo que una frase más adecuada sería decir que estamos hechos de restos de estrellas.
Para algunos filósofos griegos de la antigüedad, pertenecientes a la escuela aristotélica, era inconcebible que las cosas que vemos en la Tierra estuvieran hechas de los mismos elementos básicos que los objetos del cielo. Para ellos las cosas de la tierra estaban hechas de combinaciones de cuatro elementos: agua, tierra, aire y fuego. Mientras que los objetos celestes estaban hechos de un quinto elemento al que llamaron “ether”.
Hoy en día sabemos que estas ideas son falsas, resulta que tanto los elementos de la Tierra como los del Cielo están hechos de átomos, es decir de los elementos básicos. Es curioso, sin embargo, el que la conexión entre objetos de la tierra y del cielo vaya mucho más lejos que el decir simplemente que estamos hechos de los mismo materiales. En efecto, gracias a los avances de la ciencia, ahora sabemos que los átomos de la Tierra se formaron en las estrellas que existieron hace miles de millones de años, es decir, antes de que se formara la Tierra, el Sol y todos los planetas de nuestro Sistema Solar. Entonces, sabemos a ciencia cierta que los átomos de nuestro cuerpo estuvieron alguna vez en una o varias estrellas.
Cientos de Miles de Millones de Estrellas en cada Galaxia
En una noche oscura en el campo, libre de nubes y de luces de ciudades, podemos ver a simple vista alrededor de 3,000 estrellas. Algunas de ellas son muy parecidas al Sol, considerado como una estrella típica, mientras que otras son más grandes o más pequeñas. Los astrónomos estiman que nuestra galaxia, llamada la Vía Láctea, tiene cerca de cien mil millones de estrellas y es una más de las cerca de doscientos mil millones que se estima que existen en el Universo.
De modo que haciendo la multiplicación de estos dos números, podemos decir que el Universo tiene cerca de 20 mil millones de millones de millones de estrellas, es decir 20 mil trillones, este número se escribe como un 2 seguido de 22 ceros, o en forma más compacta, usando la llamada notación científica, como 2x1022.
Aunque los componentes más visibles de las galaxias son las estrellas mismas, existe una gran cantidad de materia en el espacio que queda entre las estrellas. A pesar de que ese espacio está prácticamente vacío, se estima que el gas del medio interestelar contiene el equivalente a un 5% de la masa total de una galaxia. Es decir en la vecindad de cada grupo de 20 estrellas existe un gas muy tenue con una masa total, distribuida sobre el enorme volumen que contiene a esas 20 estrellas, equivalente a la masa de una de ellas.
Este gas se compone principalmente de hidrógeno en un 90%, con el 10% restante compuesto por el elemento que sigue en masa, llamado helio, y una pequeña cantidad de otros elementos más pesados. El gas interestelar es muy importante debido a que de él se pueden formar nuevas estrellas. Nuestra estrella, el Sol, es de tercera generación, es decir, su material, que tiene una edad de cerca de 5 mil millones de años, se ha podido formar en promedio en otras dos estrellas en los cerca de 14 mil millones de años que lleva el Universo de existir.
¿Cómo Funcionan las Estrellas?
Las estrellas son objetos fundamentales para la existencia de la vida como la conocemos, basada en elementos como el carbono, oxígeno, nitrógeno, entre otros de peso ligero, además de otros de peso medio como el fósforo, el sulfuro, el calcio, etc., hasta núcleos tan pesados como los de hierro. Todos estos se produjeron forzosamente en estrellas, y junto con el hidrógeno, el cual se formó desde el inicio del universo, en la llamada “Gran Explosión”, constituyen los elementos más importantes para la vida en la Tierra.
El modo en que las estrellas funcionan depende de su tamaño y de su masa. Una estrella como el Sol funciona a base de convertir núcleos de hidrógeno en núcleos de helio en su centro en el que la temperatura es de cerca de 14 millones de grados Celsius. El truco es que la masa de un núcleo de helio es ligeramente menor que la masa de los cuatro protones iniciales, por lo que esta pequeña diferencia de masas se convierte en energía.
La fórmula más famosa de la Física, derivada por Alberto Einstein en 1905, dice que si un kilogramo de masa se pudiera convertir en energía, se obtendría una cantidad enorme de energía: un 9 seguido de 16 ceros en unidades de Jules. Para tener un punto de comparación, recordemos que un foco casero convierte la energía eléctrica en luz y en calor a razón de cerca de 100 Jules cada segundo (este sería un foco de 100 Watts). Es decir cada kilogramo de materia que se pudiera convertir íntegramente en energía nos alcanzaría para mantener encendidos 9 billones de focos, es decir un 9 seguido de 12 ceros, durante un segundo.
En una estrella como el Sol, la fusión de protones en núcleos de helio permite que cada segundo se conviertan cerca de 4 millones de toneladas de materia en energía, la cual se manifiesta como luz y calor. En términos de focos caseros, esta energía equivale a la que se requiere para tener encendidos 9 billones multiplicados por 4 mil millones, es decir, un número total de focos de 36 seguido de 21 ceros. Es gracias a la pequeña fracción de esta luz y calor que llegan a la Tierra que podemos existir todos los seres vivos.
Las Estrellas También se Mueren
En el caso del Sol la cantidad de hidrógeno que tiene actualmente le permitirá seguir produciendo energía durante cerca de 5 mil millones de años más. Después de un proceso de expansión y de contracción, terminará su vida convirtiéndose en una estrella llamada “enana blanca”.
Las estrellas que tienen masas mayores que la del Sol, y que en consecuencia tienen mayores temperaturas en sus centros, utilizan otros procesos adicionales de obtención de energía que les permiten la fusión de núcleos más pesados para formar elementos de mayor masa. Estas estrellas de mayor masa terminan su vida en forma explosiva, en lo que llamamos una Supernova, lanzando al espacio una sopa de diferentes elementos químicos, ¡justamente como los que ahora forman nuestros cuerpos!
La próxima vez que mires al cielo en una noche estrellada, aparte de admirar la belleza de tal espectáculo, piensa que algunos átomos de tu cuerpo fueron vecinos de los átomos de algunas de las estrellas que ves. Es como si fuéramos hermanos de las estrellas, o en general de todo lo que existe tanto en el cielo como en la tierra, en el sentido que nuestros átomos y los de ellas nacieron al mismo tiempo en otra estrella que existió hace miles de millones de años. ¡Literalmente se trata de una hermandad cósmica!
Dr. Luis Manuel Villaseñor Cendejas
Estudió la Carrera de Físico-Matemático en la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Realizó su estancia doctoral en el Laboratorio CERN de Ginebra y una estancia post-doctoral en el Laboratorio del Super Acelerador Superconductor que se estaba construyendo en Dallas Tx.
Actualmente colabora en el Observatorio Auger de Rayos Cósmicos Ultra Energéticos situado en Mendoza, Argentina, y en el Observatorio HAWC (High Altitude Water Cherenkov) que se construye en la falda del Pico de Orizaba en México. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores con nivel 3.
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