Polvo de estrellas

Al mirar a las estrellas nos podemos preguntar qué las hace brillar.
Bien, vamos a responder a ésta y otras cuestiones, para lo que debemos utilizar la astrofísica (y cosmología).
Podemos empezar con una frase metafórica, pero con base científica, y con muchas preguntas; la frase: "somos polvo de estrellas".
Las preguntas: ¿Cómo se forman los materiales que nos rodean como el hierro, carbono o el oro? ¿Y qué relación tiene esto con las estrellas? Es más: ¿Qué relación tienen todas estas preguntas con el funcionamiento de las estrellas? ¿De dónde proviene la energía que las hace brillar?

Vamos a intentar responder todas estas cuestiones: una estrella se forma cuando una nube de gas y polvo interestelar colapsa, debido a la fuerza gravitatoria, hasta que se alcanzan temperaturas que permiten el inicio de las reacciones de fusión nuclear: es entonces cuando nace una estrella.

En ella hay dos procesos que se equilibran: la compresión debida a la fuerza gravitatoria y la expansión provocada tanto por la presión hidrostática (la misma que impide comprimir el agua en una jeringa tapada) como por la presión de radiación debida a la radiación electromagnética procedente de las reacciones nucleares.

Simplificando el proceso, dos núcleos de hidrógeno se fusionan formando un núcleo de helio. En esta etapa está ahora el Sol. Cuando se agote el hidrógeno, comenzará a fusionar átomos de helio para formar berilio y carbono. Con estrellas suficientemente masivas este proceso continúa hasta que se forma hierro. A partir de aquí el proceso de fusión no es energéticamente rentable; por tanto deja de tener lugar y llega la muerte de la estrella, de la que hablaremos más adelante.

Así es como las estrellas obtienen la energía que las hace brillar y, en el mismo proceso, se forman los átomos de los diferentes elementos. Así todos los átomos de carbono que forman parte de nuestro cuerpo, el oxígeno que respiramos o todos los átomos de hierro que vemos a nuestro alrededor se han formado en el interior de estrellas… de ahí la frase del comienzo: “somos polvo de estrellas”.

Bueno… ¿y cómo se forman los átomos de elementos más pesados que el hierro, como el oro, por ejemplo? Se forman durante una supernova, un proceso que tiene lugar cuando estrellas suficientemente masivas agotan su combustible nuclear. Resumiendo en una frase todo el proceso podríamos decir que una supernova es una explosión gigantesca, tan gigantesca que la energía liberada es suficiente para formar átomos más pesados que el hierro. (También hay que decir que dichos elementos, como el oro, se forman en otros eventos en los que se liberan gran cantidad de energía, como el choque de estrellas de neutrones)

Así, el Sol y los demás planetas provienen de los restos de una antigua estrella que al morir formó una nebulosa planetaria que posteriormente colapsaría debido a la fuerza gravitatoria.

Entonces si las estrellas están formadas por hidrógeno y helio principalmente y los demás elementos se forman en su interior… ¿cómo surgió el hidrógeno necesario para formar las primeras estrellas en el universo? Bien, para contestar esta pregunta debemos recurrir a la cosmología y remontarnos a las primeras etapas de formació del universo: según la teoría del big bang, todo el universo surge en una gran explosión, conocida precisamente como big bang; todo lo que forma nuestro universo estaba concentrado en un diminuto punto con unas condiciones de densidad y temperatura extremas; tras la explosión, comienza un proceso de expansión y enfriamiento. En esos momentos, la temperatura era tan elevada que protones y neutrones no podían unirse, encontrándose dispersos, sumergidos en un plasma de partículas  A los pocos minutos de producirse la explosión, la temperatura desciende hasta unos mil millones de grados centígrados lo que permite la unión de protones y neutrones para formar núcleos atómicos. Se forman átomos de hidrógeno, helio y, en menor medida, litio. Es lo que conocemos como nucleosíntesis primordial.