Origen de los elementos · de dónde viene cada átomo

Eres polvo de estrellas, literalmente. Cada átomo de tu cuerpo —el carbono, el oxígeno, el hierro de tu sangre, el calcio de tus huesos— se forjó en algún lugar del universo: en el Big Bang, en el corazón de las estrellas o en sus explosiones. En SusoLabs - Cosmos puedes recorrer la tabla periódica del cosmos, donde cada elemento está coloreado por los procesos que lo crean.

Fundamentos teóricos

Del Big Bang al hierro… y más allá

Justo tras el Big Bang solo existían los elementos más ligeros: hidrógeno, helio y un poco de litio. Todo lo demás se ha ido fabricando después, a lo largo de miles de millones de años, en estrellas y en sus muertes. No hay una única «fábrica»: cada zona de la tabla periódica tiene su propia historia.

Los procesos que crean los elementos

• Big Bang — En los primeros minutos, la fusión primordial creó el hidrógeno y el helio (y algo de litio). Es el material de partida de todo lo demás.
• Rayos cósmicos — Núcleos que se fragmentan al ser golpeados por partículas muy energéticas en el espacio. Explican elementos escasos y ligeros como el litio, el berilio y el boro.
• Estrellas de baja masa — Estrellas como el Sol, al final de su vida (gigantes y nebulosas planetarias), fusionan elementos y, mediante la captura lenta de neutrones (proceso-s), fabrican parte de los elementos intermedios y pesados, que expulsan suavemente al espacio.
• Supernovas de estrellas masivas — Las estrellas grandes fusionan elementos hasta el hierro y terminan estallando por colapso de su núcleo, sembrando el cosmos de oxígeno, silicio, hierro y muchos más.
• Supernovas de enana blanca (tipo Ia) — La detonación termonuclear de una enana blanca es una de las grandes fuentes de hierro y de los elementos cercanos.
• Fusión de estrellas de neutrones — Cuando dos estrellas de neutrones chocan, la captura rápida de neutrones (proceso-r) forja los elementos más pesados: el oro, el platino, el uranio… Lo vimos en directo con la fusión GW170817 (la kilonova), enlazando esta historia con la de las ondas gravitatorias.
• Síntesis humana — Los elementos sin isótopos estables (como el tecnecio o los más pesados que el uranio) se crean artificialmente en laboratorios y aceleradores.

El ciclo de la materia

Lo más bonito es que todo esto se recicla. El gas forma estrellas; las estrellas fabrican elementos y, al morir, los devuelven al espacio; ese gas enriquecido forma nuevas estrellas y planetas, con más elementos que antes. Y así, una y otra vez, durante miles de millones de años.

Dentro de las estrellas masivas, la fusión sube una «escalera» liberando energía en cada peldaño —H → He → C → O → Ne → Mg → Si → … → hierro— hasta el hierro, donde se detiene: fusionarlo ya no da energía, sino que la consume. Por eso el hierro marca el final del camino y la antesala de la supernova. El Sol, la Tierra y tú estáis hechos de restos de estrellas que vivieron y murieron antes: eres polvo de estrellas.

Nota importante a tener en cuenta. En la tabla, los colores indican qué procesos contribuyen a cada elemento, no la proporción exacta de cada uno (muchos elementos se fabrican por varias vías a la vez). La repartición cuantitativa precisa procede del trabajo de Jennifer A. Johnson (2019).

¿De qué estás hecho?

Pon números a todo esto. Tu cuerpo es, en masa, casi todo oxígeno (~65 %), carbono (~18 %) e hidrógeno (~10 %), con algo de nitrógeno, calcio (tus huesos), fósforo, etc. De ahí, el ~90 % se forjó dentro de estrellas; el hidrógeno (~10 %) viene directamente del Big Bang. La Tierra, por su parte, es sobre todo hierro y oxígeno, con silicio y magnesio: prácticamente toda su masa procede de estrellas y supernovas anteriores al Sol. No es una metáfora: somos polvo de estrellas recicladas.

Cómo se implementa en SusoLabs - Cosmos

• La Tabla periódica colorea cada elemento según los procesos que lo forjan, a partir de la clasificación de Johnson 2019 (Science 363, 474). Pulsa un elemento para ver su ficha (qué procesos lo crean y cuándo), o un proceso de la leyenda para resaltar todos los elementos que produce.
• La pestaña La fábrica de elementos cuenta la historia paso a paso —del Big Bang a la fusión de estrellas de neutrones— con el ciclo de reciclaje de la materia y la escalera de fusión hasta el hierro.
• La pestaña ¿De qué estás hecho? muestra la composición en masa del cuerpo humano y de la Tierra, con el origen cósmico de cada elemento, y cuánta de tu masa se forjó en estrellas frente al Big Bang.

Qué vemos en SusoLabs - Cosmos

• Pulsa el oro (Au) o el uranio (U): verás que nacen en la fusión de estrellas de neutrones —el oro de tus joyas vino de la colisión de dos estrellas muertas—.
• Pulsa el hierro (Fe): lo fabrican las supernovas (de estrellas masivas y de enanas blancas).
• Resalta «Big Bang» en la leyenda: solo se encienden el hidrógeno y el helio, el material primordial del que salió todo lo demás.

▶ Abrir esto en la herramienta interactiva (SusoLabs - Cosmos)