El orígen de los elementos

En mayor o menor medida, todos hemos tenido que estudiar en algún momento la famosa tabla periódica y sus elementos.

Para muchos de nosotros, aprendérsela fue un suplicio que nos robaba decenas de horas de juego en nuestra Nintendo 64, pero hay algo muy interesante que nuestros profesores olvidaron enseñarnos.

¿De dónde surgen los elementos de la tabla periódica?

Tal y como decía el gran Carl Sagan, «somos polvo de estrellas».

Y es que, además de emitir la energía necesaria para la vida en forma de calor, las estrellas crean en su interior la mayoría de elementos químicos que sustentan la vida tal y como la conocemos.

La mayoría de moléculas importantes de nuestro cuerpo tienen como base el carbono. También necesitamos oxígeno para respirar, el calcio en nuestros huesos, el hierro en nuestra sangre… Y un largo etcétera más.

Todos estos elementos son creados en el interior de estrellas que, al morir, los envían al espacio preparados para reciclarse y convertirse en otras cosas como planetas, otras estrellas o nosotros mismos.

Veamos de donde viene cada elemento de la tabla periódica.

Elementos primigénios del Big Bang

Tras el Big Bang, el Universo estaba formado en su totalidad por los dos elementos más simples de la tabla periódica: el hidrógeno y el helio.

Podríamos decir, que estos dos elementos son la materia prima del cosmos, ya que de ellos surgen el resto.

El hidrógeno y el helio son los elementos más simples de la tabla periódica. Fueron creados tras el Big Bang y dan lugar a las estrellas.
El hidrógeno y el helio son los elementos más simples de la tabla periódica. Fueron creados tras el Big Bang y dan lugar a las estrellas.

Eventualmente, algunas nubes de hidrógeno y helio comenzaron a colapsar bajo la fuerza de la gravedad, dando lugar a las primeras estrellas.

La fusión estelar del hidrógeno

Las estrellas, nacidas a partir de hidrógeno (principalmente) y helio, funcionan gracias a un proceso nuclear por el que transforman esos elementos en otros más pesados.

La fusión nuclear del hidrógeno y el helio en elementos más pesados es la que libera la energía que lanzan al espacio en forma de radiación (luz, calor, etc).

La mayoría de estrellas pasan la mayor parte de su vida fusionando hidrógeno en helio mediante dos procesos conocidos como cadena protón-protón y ciclo CNO.

Llamarada solar. Créditos: NASA

Cuando una estrella está en esta etapa de su vida, se dice que está en la «Secuencia Principal», y este es el caso de nuestro Sol.

Este proceso lo llevan a cabo todas las estrellas pequeñas (menores o iguales a 8 veces la masa del Sol) y algunas más grandes (más de 8 veces la masa del Sol).

Sin meternos en demasiada materia para no hacer este artículo demasiado denso y complejo, estas estrellas crean, a partir del hidrógeno y el helio, el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el neón y el azufre.

Elementos creados por el Big Bang y estrellas pequeñas. Véase que los elementos creados por estrellas pequeñas son también generados en estrellas más grandes.
Elementos creados por el Big Bang y estrellas pequeñas. Véase que los elementos creados por estrellas pequeñas son también generados en estrellas más grandes.

Como hemos dicho, no todas las estrellas de este tipo pueden generar toda la lista de elementos. Nuestro Sol, por ejemplo, no es lo suficientemente grande. Nuestra pequeña estrella pasará casi toda su vida fusionando hidrógeno en helio y, al final de ella, conseguirá transformar un poco de ese helio en carbono, pero nada más.

Estrellas más grandes de 8 veces la masa del Sol

En estrellas que superan en 8 veces la masa del Sol, el proceso de fusión continúa, creando elementos más pesados.

Las estrellas más grandes tienen la temperatura y la presión necesaria para crear elementos como el silicio o el hierro, el elemento más pesado que puede generar una estrella.

Así pues, antes de morir, una estrella que supere en 8 veces la masa del Sol puede generar a lo largo de su vida flúor, sodio, berilio, aluminio, silicio, fósforo, cloro, argón, potasio, calcio, escandio, titanio, vanadio, cromo, magnésio, hierro, cobre, cinc, arsénico, estroncio, itrio, circonio, niobio, molibdeno, tecnecio, rutenio, paladio, plata, cadmio, indio, estaño, bario, hafnio, tantalio, wolframio, mercurio, talio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario y iterbio.

Elementos creados por el Big Bang, estrellas pequeñas y estrellas grandes.
Elementos creados por el Big Bang, estrellas pequeñas y estrellas grandes.

Algunos de estos elementos son tan pesados que solo las estrellas más grandes pueden crearlos, de hecho, muchos de ellos son los mismos que se crean en las supernovas.

Como vemos, gran parte de la tabla periódica es creada en estrellas masivas. La otra gran parte se genera en las supernovas tipo II.

De la muerte a la vida de nuevos elementos: supernovas

Cuando una estrella tiene más de 8 veces la masa del Sol, su muerte no es lenta y silenciosa, sino que produce uno los eventos más destructivos del Universo: una supernova.

Simulación de una supernova
Simulación de una supernova

Cuando una estrella muere en forma de supernova, deja como remanente una estrella de neutrones que, como su nombre indica, está formada por neutrones.

Durante el rápido proceso de creación de los neutrones, la energía liberada es tan grande que unos pocos segundos son suficientes para generar elementos mucho más pesados que el hierro.

Son las supernovas las responsables de crear elementos como el cobalto, niquel, galio, germanio, selenio, bromo, kriptón, rubidio, rodio, antimonio, telurio, yodo, xenón, cesio, renio, osmio, iridio, platino, oro, plomo, bismuto, polonio, astato, radón, francio, radio, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, lutencio, actinio, torio, protactinio, uranio, neptunio y plutonio.

Elementos generados por el Big Bang, estrellas y supernovas.
Elementos generados por el Big Bang, estrellas y supernovas.

En este punto, ya tenemos casi completada la tabla periódica. Apenas nos faltan 12 elementos, de los cuales, tres de ellos son generados gracias a los rayos cósmicos.

Rayos cósmicos

Los rayos cósmicos son, en gran medida, protones de alta energía procedentes de las estrellas, las supernovas y otros cuerpos celestes.

Estas partículas de alta energía colisionan e interactúan con otros elementos generando principalmente isótopos inestables pero además, de ellos nacen el litio, el berilio y el boro.

Elementos generados por el Big Bang, las estrellas, las supernovas y los rayos cósmicos.
Elementos generados por el Big Bang, las estrellas, las supernovas y los rayos cósmicos.

Con estos tres elementos, completamos la lista de elementos naturales, es decir, aquellos que son creados en el Universo de forma natural.

Pero, para completar la tabla periódica, nos faltan 9 elementos que no son generados en las estrellas, ni en las supernovas ni por la reacción de los rayos cósmicos.

Elementos sintéticos

Los elementos comprendidos entre los puestos 95 y el 118 (ambos inclusive) de la tabla periódica NO son elementos naturales.

Son elementos que han sido sintetizados por el hombre en el laboratorio y no pueden encontrarse de manera natural en el Universo.

Hablamos del americio, curio, berkelio, californio, einstenio, fermio, mendelevio, nobelio, lawrencio, rutherfordio, dubnio, seaborgio, bohrio, hassio, meitnerio, darmstadio, roentgenio, copernicio, nihonium, flerovio, moscovium, livermorio, tennessine y oganesson.

Tabla periódica completa. (No incluye los elementos sintéticos del 104 al 118).
Tabla periódica completa. (No incluye los elementos sintéticos del 104 al 118).

Ahora sí, ya tenemos nuestra tabla periódica al completo y sabemos de dónde proviene cada elemento.

Desde el Big Bang hasta ahora mismo, los procesos nucleares de las estrellas, las explosiones de las supernovas y los rayos cósmicos, generan todos y cada uno de los elementos que nos forman.

Así que como decíamos al principio, «somos polvo de estrellas».


En este artículo no hemos hablado en profundidad de los procesos nucleares que se producen en el interior de las estrellas. Si quieres profundizar en este tema, te invito a visitar las fuentes de este artículo.


Fuentes:

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