El cosmos contiene todos los elementos presentes en la Tabla Periódica. Desde gases ligeros, como el helio, hasta metales pesados, como el plomo. ¿Pero cómo se formaron todos los elementos en el universo? La creación de elementos comienza en los primeros momentos del Big Bang.
El cosmos tenía solo unos pocos segundos y todo el espacio estaba empaquetado en un volumen millones de veces más pequeño que el actual. Debido a densidades increíblemente altas, la temperatura promedio de todo el material en el universo era de más de mil millones de grados.
Desde la energía hasta los quarks
El calor era tan intenso que los protones y neutrones no podían existir como entidades estables. El universo era solo un mar de partículas fundamentales, llamadas quarks y gluones, hirviendo en un estado de plasma crudo. Pero el cosmos no podía permanecer así por mucho tiempo y comenzó a expandirse rápidamente.
Simultáneamente, la expansión permitió su enfriamiento constante. De esta manera, los quarks se agregaron para formar los primeros protones y neutrones. Pero después de unos minutos desde el nacimiento, la temperatura era demasiado baja para crear nuevos protones y neutrones. Entonces, esas primeras partículas pesadas eran las únicas que el universo produciría. La distribución inicial del universo mostraba alrededor de seis protones por cada neutrón. Los neutrones por sí solos no son estables y se desintegran con una vida media de alrededor de 880 segundos. Así que comenzaron a unirse con protones para formar los primeros núcleos atómicos.
De todos los elementos ligeros, el isótopo helio-4, que consta de dos protones y dos neutrones, tiene la mayor energía de unión. Esto significa que es el más fácil de formar pero también el más duradero. A partir de cálculos como este, los cosmólogos pueden predecir que el universo comenzó con una mezcla de aproximadamente un 75% de hidrógeno, un 25% de helio y una pequeña cantidad de litio, que es exactamente lo que observan los astrónomos.
Nucleosíntesis estelar
La siguiente fase en la aparición de elementos tuvo que esperar a la primera generación de estrellas. Estas comenzaron a brillar solo cientos de millones de años después del Big Bang. Las estrellas se alimentan a través de la fusión nuclear, transformando principalmente átomos de hidrógeno en helio. Las estrellas tienen tanto hidrógeno disponible que pueden arder durante miles de millones de años.
Hacia el final de sus vidas, cambian a fusionar helio, transformándolo en carbono y oxígeno. Por eso estos dos elementos son tan abundantes en el universo después del hidrógeno y el helio. De hecho, el oxígeno es el elemento más común en la Tierra, aunque la mayor parte está unida a silicatos que forman el suelo bajo nuestros pies.
Las estrellas más masivas, ocho veces la masa del Sol, fusionan elementos aún más pesados en sus núcleos. Especialmente en sus últimas semanas, días e incluso horas, crean nitrógeno, neón, silicio, azufre, magnesio, níquel, cromo y hierro.
Nucleosíntesis posterior
Este es el final de la línea para la formación de elementos dentro de las estrellas. Sus intensas energías son perfectamente capaces de producir elementos más pesados, pero la fusión más allá del hierro consume más energía de la que produce. Por lo tanto, los elementos más pesados que el hierro rara vez aparecen en los núcleos de las estrellas masivas. El resto de los elementos de la tabla periódica se producen cuando las estrellas mueren.
Las estrellas más pequeñas giran lentamente, expulsando su material en todo su sistema estelar. Las estrellas más grandes explotan en violentos cataclismos conocidos como supernovas. Ambos tipos de muerte dejan restos. En el caso de las estrellas pequeñas, dejan enanas blancas, que están casi enteramente compuestas de carbono y oxígeno. Las estrellas más grandes dejan esferas increíblemente densas de neutrones conocidas como estrellas de neutrones.
Cualquiera que sea el caso, todos estos procesos implican mucha radiación, mucha energía y muchas partículas que vuelan a alta velocidad. En otras palabras, la sopa perfecta para dar forma a nuevos elementos. Es a través de estas calamidades que nació el resto de la tabla periódica de elementos. Gracias a estos eventos muy intensos, los elementos se extienden más allá de los límites de sus estrellas de nacimiento, en la mezcla interestelar. Allí, se agregan en nubes de gas, que eventualmente se unen para formar nuevas generaciones de estrellas que continúan el proceso de reciclaje y regeneración de elementos, enriqueciendo lentamente el universo
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