Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/202/19
Ciudad de México, 31 de octubre de 2019

• Las estrellas tienen luz, brillan y generan distintos elementos químicos porque hay energía en ellas, porque en su interior ocurren reacciones nucleares.

Silvia Torres Castilleja, durante la conferencia “La vida íntima de las estrellas”. Foto: Elizabeth Ruiz/AMC.

De entre los elementos químicos que componen el cuerpo humano solamente el hidrógeno tiene su origen en el Big Bang, hace 13 mil 800 millones de años; ya que durante los primeros cuatro minutos de la Gran Explosión se crearon el hidrógeno y el helio. Debido a que se formaron estrellas de diferentes masas, objetos celestes que forman en su interior todos los demás elementos de la tabla periódica presentes en el Universo, solemos escuchar que “somos polvo de estrellas”, explicó la astrónoma Silvia Torres Castilleja, durante la conferencia “La vida íntima de las estrellas”.

“El Sol, por ejemplo, es un tipo de estrella muy común, está quemando hidrógeno y se calcula que tiene una edad de unos 4 mil 600 millones de años y se estima que le quedan otros 5 mil 600 millones de años, antes de comenzar a apagarse y convertirse en una enana blanca”.

Cómo nacen las estrellas
Las estrellas se forman de nubes de gas en una contracción que calienta su interior, lo que provoca que haya reacciones nucleares. En particular del hidrógeno se produce helio. Este proceso es muy eficiente y dura muchísimos años, dependiendo de la masa inicial con que se forma cada estrella. En muchos casos las estrellas, cuando se acaban el combustible nuclear en su interior, explotan, lanzan material al espacio, el cual se junta con otras nubes de gas para volver a formar estrellas. Es un ciclo continuo, mientras haya suficiente gas en el espacio. “Son las de mayor masa las que explotan (las de más de ocho masas solares). Estas estrellas, aunque tienen mucha energía disponible, la emiten en forma tan acelerada que en tan sólo cinco millones de años se acaban”.

La astrónoma dictó su charla a jóvenes de nivel medio superior en la Parroquia de San Miguel Arcángel, en Atlautla, Estado de México, como parte del programa Domingos en la Ciencia de la Academia Mexicana de Ciencias. Foto: Elizabeth Ruiz/AMC.

Torres Castilleja, quien fue la primera mexicana es asumir la presidencia de la Unión Astronómica Internacional (UAI), —la segunda mujer en este cargo desde 1919, y que concluyó en 2018—, explicó que “las estrellas obtienen su energía de transmutar en su interior hidrógeno en helio por medio de reacciones de fusión nuclear. Al acabarse el hidrógeno en sus regiones centrales, una fracción importante de las estrellas que nacen con menos de ocho masas solares, como el Sol, se convierten en gigantes rojas y entonces el helio se transmuta en carbono. Cuando el helio se agota en el núcleo de la estrella, esta expulsa sus capas externas al medio interestelar”.

Después, la parte central de la estrella, a muy alta temperatura, queda expuesta a ese medio y se convierte en una enana blanca: una estrella sin reacciones nucleares, que inicialmente está muy caliente y poco a poco se va enfriando. Las capas expulsadas son entonces ionizadas por el candente núcleo —el remanente de la estrella—, formando así una nebulosa planetaria. La nebulosa se dispersa y pierde brillo hasta hacerse invisible en aproximadamente 10 mil años, lapso muy corto comparado con el que le toma a la estrella transmutar su hidrógeno en helio, que es de miles de millones de años.

La astrónoma dijo que los modelos teóricos de la estructura y evolución de las estrellas predicen que las estrellas que se forman con menos de ocho masas solares, hacia el final de su evolución, también perderán sus capas externas, las cuales han sido contaminadas previamente con material enriquecido en el interior por las reacciones nucleares. Son responsables de arrojar pequeñas cantidades helio recién formado, carbono y nitrógeno. Aunque estas cantidades son modestas, estas estrellas son muy numerosas y por lo tanto su contribución a modificar los gases del espacio resulta importante.

Por otro lado, los modelos de estrellas que nacen con más de ocho masas solares predicen que éstas terminarán su existencia en una explosión llamada “de supernova” y que son responsables de la producción de la mitad del helio de origen no primordial, de la mitad del carbono, del 20% del nitrógeno, y de la totalidad del oxígeno, neón, sodio, magnesio, aluminio, silicio, azufre, cloro y argón.

Jóvenes que asistieron a la conferencia “La vida íntima de las estrellas”. Foto: Elizabeth Ruiz/AMC.

Por último, se estima que la cantidad de helio formado por el conjunto de todas las estrellas y expulsado al medio interestelar durante la evolución de nuestra galaxia, es apenas de alrededor del 10% del helio formado durante los primeros cuatro minutos siguientes al inicio de la expansión del Universo (la Gran Explosión).

“Gracias al estudio de la composición química de nebulosas planetarias en la Vía Láctea, se han encontrado gradientes en las abundancias de nitrógeno, oxígeno, neón y argón con relación al hidrógeno; específicamente, las abundancias de estos elementos, relativas a la del hidrógeno, disminuyen con las distancias a las que se encuentran del centro de nuestra galaxia las nebulosas planetarias en las que se miden”.

Recordó que el cuerpo humano también está compuesto por elementos químicos diferentes. Una docena de ellos están presentes en mayores cantidades como el Oxígeno (65 %), el Carbono (18 %), el Hidrógeno (10 %), Nitrógeno (3 %), Calcio (1.5 %), Fósforo (1 %), Potasio (0.25 %), Azufre (0.25 %), Sodio (0.15 %), Cloro (0.15 %), Magnesio (0.05 %), Hierro (0.006 %). Otros elementos químicos que constituyen el cuerpo humano son el cobre, zinc, selenio, molibdeno, flúor, yodo, manganeso, cobalto, litio, estroncio, aluminio, silicio, plomo, vanadio y arsénico, entre otros en proporciones ínfimas. Por eso decimos que “somos polvo de estrellas”.

Elizabeth Ruiz Jaimes