Somos Polvo De Estrellas. Cómo Entender Nuestro Origen En El Cosmos — José María Maza Sancho / We are Stardust. How to Understand Our Origin in the Cosmos by José María Maza Sancho

Un breve libro muy didáctico y recomendado para lectores más allá de aficionados a la astronomía con bonitas fotos.
Hay que contar que el hidrógeno y el helio se formaron en el Big Bang. Que luego las estrellas forman el carbono, nitrógeno y oxígeno, y ensucian las nebulosas. Que las estrellas de alta masa transmutan hasta el hierro y luego explotan en una supernova y con ello contaminan a la misma con silicio, calcio y hierro, llegando hasta pequeñas cantidades de uranio. Luego, la nebulosa solar primitiva forma el Sol y sus planetas, incluyendo la Tierra. Esto ocurrió hace tan solo cuatro mil seiscientos millones de años.

Los átomos serían como el sistema solar, con un núcleo —equivalente al Sol— y un conjunto de planetas —los electrones— orbitando desordenadamente alrededor de él. La analogía es buena, pues tanto en los átomos como en el sistema solar, la masa, la materia, está casi toda en el centro, en el núcleo atómico o en el Sol. La diferencia es que los planetas giran ordenadamente, en un mismo plano y en un mismo sentido, en cambio los electrones lo hacen en forma caótica. La masa de un electrón es dos mil veces menor que la de un protón o neutrón; la masa de Júpiter, el mayor de los planetas, es mil veces menor que la del Sol. Por último, un átomo es entre diez y cien mil veces más grande que su núcleo, y el sistema solar —hasta Plutón— es ocho mil veces más grande que el Sol.
En la Tierra hay una gran variedad de elementos químicos, algunos muy abundantes, como el oxígeno y el silicio; y otros, en cambio, son muy poco frecuentes, como el uranio. En general, en la Tierra —y el universo— los elementos son menos abundantes mientras mayor es su número atómico. En la corteza terrestre los elementos químicos más abundantes, por masa, son el oxígeno, con un 46%, seguido del silicio, con un 28%, luego el aluminio, con un 8,2%, el hierro, con un 5,6%, el calcio, con un 4,2%, el sodio, con un 2,5%, el magnesio, con un 2,4% y el potasio, con un 2,0%. Con dichos elementos se formaron las plantas y los animales en la Tierra; la composición química de los seres vivos —por masa— es de un 65% de oxígeno, un 18% de carbono, un 10% de hidrógeno, un 3% de nitrógeno, un 1,5% de calcio, un 1,2% de fósforo, un 0,2% de potasio y un 1,1% de otros elementos, entre ellos el hierro.

Por mil cuatrocientos años la teoría geocéntrica de Ptolomeo constituyó la base del conocimiento astronómico mundial. La adoptaron los astrónomos árabes y posteriormente la Europa medieval cristiana. El Almagesto es un resumen del conocimiento astronómico griego, babilonio y helenístico, al igual que el libro Los Elementos de Euclides, que representa la enciclopedia de los conocimientos geométricos de su época. El modelo geocéntrico de Ptolomeo es la primera gran teoría científica de la historia y sin duda la más longeva: sirvió al hombre por catorce siglos.

El año 1543 el canónigo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) desafía la autoridad de Ptolomeo, Aristóteles y la Iglesia —que los había adoptado a ambos como verdad oficial”—, planteando que el Sol es el centro del universo y que la Tierra es un mero planeta que gira sobre sí misma en veinticuatro horas y se traslada en torno a él durante un año. El modelo de Ptolomeo contemplaba una Tierra inmóvil en el centro del cosmos; el cielo giraba en torno a la Tierra cada veinticuatro horas y arrastraba en su giro al Sol, la Luna y los planetas. A su vez, estos se desplazaban lentamente contra las estrellas en un movimiento general hacia el este.
La Vía Láctea es esa franja blanquecina que vemos cruzar el cielo en particular en los meses de invierno —junio y julio—. El mito griego dice que es el camino de la leche, la leche de Hera expulsada al cielo, cuando amamantaba a Heracles (Hércules). La Vía Láctea es un gigantesco sistema de estrellas —entre ellas el Sol— muy aplanado y que vemos de canto proyectado sobre el cielo. Hoy sabemos que el Sol junto con doscientos mil millones de estrellas forman la Vía Láctea (doscientos mil millones son muchas estrellas; para ponerlo en un contexto, si repartiéramos las estrellas de la Vía Láctea equitativamente entre todos los habitantes del planeta, nos tocarían treinta estrellas a cada uno).

Hoy se sabe que el universo está lleno de galaxias que se agrupan en cúmulos de galaxias. Las galaxias se presentan en tres formas principales: galaxias elípticas, que dominan las zonas centrales de los cúmulos de galaxias; galaxias espirales, como la Vía Láctea y Andrómeda, y galaxias irregulares, cuyos ejemplares más cercanos son las Nubes de Magallanes, galaxias pequeñas que son satélites de la nuestra. Una galaxia típica contiene unos cien mil millones de estrellas.
Las galaxias espirales son sistemas achatados que tienen claramente un disco, un núcleo, un bulbo y un halo. En el disco, producto de la rotación, se forman ondas de densidad en forma espiral que ayudan a continuar con la creación de estrellas en estas galaxias. Los brazos espirales son los lugares donde se están formando estrellas en la actualidad. Las galaxias espirales transformaron su materia gaseosa en estrellas al comienzo de los tiempos, pero aún en la actualidad desde un 5% y hasta un 20% de ese material todavía no ha dado origen a estrellas. La Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda son dos notables ejemplares de galaxias espirales. Una galaxia espiral puede contener hasta quinientos mil millones de estrellas y las galaxias espirales pequeñas pueden tener tan solo mil millones.
Uno de los grandes enigmas de la astronomía contemporánea es que la masa total de una galaxia resulta ser unas siete veces mayor que la suma de las masas de las estrellas que contiene. Un 85% de la masa de una galaxia es materia que no se ve, materia oscura, masa que no son estrellas. Esa materia oscura se detecta por el modo en que se mueven las estrellas dentro de las galaxias, y las galaxias dentro de los cúmulos de galaxias. Como ya hemos dicho, las estrellas que pertenecen a una galaxia debieran terminar cayendo hacia su centro atraídas por la fuerza de gravedad de todo el conjunto. Ello no ocurre, pues las estrellas giran en torno al centro.

El tiempo, el espacio y la materia se originaron en una gran explosión inicial llamada Big Bang, ocurrida hace trece mil ochocientos millones de años. El Big Bang no ocurre en un espacio preexistente. En él se crea el espacio y el tiempo; no existe “antes del Big Bang” porque el tiempo empieza en ese instante. Esto es algo difícil de entender desde el sentido común.
En esas primeras estrellas no se pueden formar planetas como la Tierra pues con solo hidrógeno y helio no puede haber ni agua ni rocas, ni nada de lo que nos es habitual. Mucho menos podría haber vida en esos primeros planetas. Nuestra historia cósmica debe continuar por muchos años para llegar a la Tierra primitiva. El universo primigenio es un gran desierto; ahí no puede haber forma alguna de vida, pero está el hidrógeno, componente esencial; el Big Bang es como nuestro padre, nos aportó el hidrógeno, pero nuestra madre son las estrellas, de ahí venimos.
El universo estaría lleno de bolas de materia oscura de grandes dimensiones que en su interior contendrían galaxias. Lo que los astrónomos pueden observar son las estrellas o las nubes de gas, que nos dan una somera idea acerca de la materia oscura donde se encuentran inmersas. Por otra parte, la energía oscura se deduce a partir de las observaciones cosmológicas de supernovas, de la estructura de la radiación de fondo cósmico y de algunas otras apreciaciones. Todas ellas nos indican que aproximadamente un 70% de la densidad crítica la constituye la energía oscura.

Las primeras estrellas que se forman en las galaxias solo contienen hidrógeno y helio, y por ello no pueden crear planetas como la Tierra. Las estrellas de primera generación, nacidas hace trece mil millones de años, al terminar sus ciclos inician la contaminación del medio interestelar: el enriquecimiento químico del universo. Las estrellas de baja masa como el Sol, o más pequeñas, contaminan el medio interestelar, pero viven tiempos muy largos y por ello su contribución no es demasiado grande, pese a que hay muchas de ellas. Las estrellas de entre dos y ocho masas solares viven mucho menos y al transformarse en nebulosas planetarias sí contaminan con carbono, nitrógeno y oxígeno. Distinta es la suerte de las estrellas masivas, que viven una vida breve y contaminan mucho más. Veamos qué ocurre con ellas.
Actualmente, en una galaxia como la Vía Láctea, se forman muy pocas estrellas por año. En un siglo se forman varios cientos de estrellas pero solo una o dos son suficientemente masivas para que exploten como supernovas. En la Vía Láctea se producen un par de supernovas por siglo, quizás tres. Pese a que una supernova puede inyectar muchos elementos pesados al espacio interestelar, como se producen tan pocas supernovas en la actualidad, el enriquecimiento químico es muy, pero muy lento. Cuando la galaxia era joven, la tasa de formación estelar debe haber sido unas diez veces mayor y con ello se deben haber producido unas veinte supernovas por siglo, una cada cinco años. En los primeros mil millones de años de la galaxia, de las galaxias en general, el enriquecimiento químico procedió con rapidez, pero ahora está muy ralentizado.

La Tierra es menos que un grano de arena en la playa del océano cósmico. La arrogancia histórica del hombre nos ha hecho pensar que la Tierra es muy importante, pero hoy sabemos positivamente que solo es importante pues en ella vivimos nosotros y millones de otras formas de vida; en una perspectiva más amplia, cósmica, hasta los ecos del Big Bang, esa arrogancia se desvanece completamente. Estamos indisolublemente ligados al cosmos, somos solo polvo de estrellas.

A brief book very didactic and recommended for readers beyond amateur astronomy with beautiful photos.
It must be said that hydrogen and helium were formed in the Big Bang. That then the stars form carbon, nitrogen and oxygen, and fouling the nebulae. That the stars of high mass transmute to the iron and then explode in a supernova and with it contaminate it with silicon, calcium and iron, reaching even small amounts of uranium. Then, the primitive solar nebula forms the Sun and its planets, including the Earth. This happened just four thousand six hundred million years ago.

The atoms would be like the solar system, with a nucleus – equivalent to the Sun – and a set of planets – the electrons – orbiting disorderly around it. The analogy is good, because both in the atoms and in the solar system, the mass, the matter, is almost all in the center, in the atomic nucleus or in the Sun. The difference is that the planets turn orderly, in the same flat and in the same sense, on the other hand the electrons do it in a chaotic way. The mass of an electron is two thousand times less than that of a proton or neutron; the mass of Jupiter, the largest of the planets, is a thousand times smaller than that of the Sun. Finally, an atom is between ten and a hundred thousand times bigger than its nucleus, and the solar system – even Pluto – is eight thousand times bigger than the Sun.
On Earth there is a wide variety of chemical elements, some very abundant, such as oxygen and silicon; and others, on the other hand, are very rare, like uranium. In general, on Earth-and the universe-the elements are less abundant the greater their atomic number. In the earth’s crust the most abundant chemical elements, by mass, are oxygen, with 46%, followed by silicon, with 28%, then aluminum, with 8.2%, iron, with a 5.6 %, calcium, with 4.2%, sodium, with 2.5%, magnesium, with 2.4% and potassium, with 2.0%. With these elements, plants and animals were formed on Earth; the chemical composition of living beings – by mass – is 65% oxygen, 18% carbon, 10% hydrogen, 3% nitrogen, 1.5% calcium, 1.2% of phosphorus, 0.2% potassium and 1.1% other elements, including iron.

For one thousand four hundred years Ptolemy’s geocentric theory formed the basis of world astronomical knowledge. It was adopted by Arab astronomers and later by Christian medieval Europe. The Almagest is a summary of the Greek, Babylonian and Hellenistic astronomical knowledge, as well as the book The Elements of Euclid, which represents the encyclopedia of the geometric knowledge of his time. The geocentric model of Ptolemy is the first great scientific theory of history and without a doubt the longest one: it served man for fourteen centuries.

The year 1543 the Polish canon Nicolás Copernicus (1473-1543) challenges the authority of Ptolemy, Aristotle and the Church -which had adopted both as official truth “-, stating that the Sun is the center of the universe and that the Earth is a mere planet that turns on itself in twenty-four hours and moves around it for a year. Ptolemy’s model contemplated an immobile Earth at the center of the cosmos; the sky revolved around the Earth every twenty-four hours and dragged in its turn the Sun, the Moon and the planets. In turn, these moved slowly against the stars in a general movement to the east.
The Milky Way is that whitish strip that we see crossing the sky in particular in the winter months – June and July. The Greek myth says that it is the way of milk, the milk of Hera expelled to heaven, when breastfeeding Heracles (Hercules). The Milky Way is a gigantic system of stars -among them the Sun- very flattened and that we see of song projected on the sky. Today we know that the Sun together with two hundred billion stars form the Milky Way (two hundred billion are many stars, to put it in context, if we distribute the stars of the Milky Way equally among all the inhabitants of the planet, we would touch thirty stars to each other).

Today we know that the universe is full of galaxies that are grouped in galaxy clusters. Galaxies occur in three main forms: elliptical galaxies, which dominate the central areas of galaxy clusters; spiral galaxies, such as the Milky Way and Andromeda, and irregular galaxies, whose closest specimens are the Magellanic Clouds, small galaxies that are satellites of ours. A typical galaxy contains about one hundred billion stars.
Spiral galaxies are flattened systems that clearly have a disk, a nucleus, a bulb and a halo. In the disc, product of the rotation, density waves are formed in spiral form that help to continue with the creation of stars in these galaxies. The spiral arms are the places where stars are forming nowadays. The spiral galaxies transformed their gaseous matter into stars at the beginning of time, but even today from 5% and up to 20% of that material has not yet given rise to stars. The Milky Way and the Andromeda galaxy are two notable examples of spiral galaxies. A spiral galaxy can contain up to five hundred billion stars and small spiral galaxies can have only one billion.
One of the great enigmas of contemporary astronomy is that the total mass of a galaxy turns out to be about seven times greater than the sum of the masses of the stars it contains. 85% of the mass of a galaxy is matter that is not seen, dark matter, mass that are not stars. That dark matter is detected by the way stars move within galaxies, and galaxies within galaxy clusters. As we have already said, stars that belong to a galaxy should end up falling towards their center attracted by the force of gravity of the whole. This does not happen, because the stars revolve around the center.

Time, space and matter originated in a huge initial explosion called the Big Bang, which occurred thirteen thousand eight hundred million years ago. The Big Bang does not happen in a pre-existing space. It creates space and time; It does not exist “before the Big Bang” because time starts at that moment. This is something difficult to understand from the common sense.
In those first stars you can not form planets like the Earth because with only hydrogen and helium there can be neither water nor rocks, nor anything that is habitual to us. Much less could there be life on those first planets. Our cosmic history must continue for many years to reach the primitive Earth. The primal universe is a great desert; there can not be any way of life, but there is hydrogen, an essential component; The Big Bang is like our father, he gave us hydrogen, but our mother is the stars, that’s where we come from.
The universe would be full of balls of dark matter of great dimensions that in their interior would contain galaxies. What astronomers can observe are the stars or the gas clouds, which give us a brief idea about the dark matter where they are immersed. On the other hand, the dark energy is deduced from the cosmological observations of supernovas, the structure of the cosmic background radiation and some other appreciations. All of them indicate that approximately 70% of the critical density is dark energy.

The first stars that form in galaxies contain only hydrogen and helium, and therefore can not create planets like Earth. The first generation stars, born thirteen billion years ago, at the end of their cycles initiate the contamination of the interstellar medium: the chemical enrichment of the universe. Low-mass stars such as the Sun, or smaller stars, contaminate the interstellar medium, but they live very long times and therefore their contribution is not too great, although there are many of them. Stars between two and eight solar masses live much less and when transformed into planetary nebulae do contaminate with carbon, nitrogen and oxygen. Different is the fate of massive stars, who live a short life and pollute much more. Let’s see what happens with them.
Currently, in a galaxy such as the Milky Way, very few stars are formed per year. In a century several hundred stars are formed but only one or two are massive enough to explode as supernovas. In the Milky Way, a pair of supernovas are produced per century, perhaps three. Although a supernova can inject many heavy elements into interstellar space, since so few supernovae are currently produced, chemical enrichment is very, very slow. When the galaxy was young, the rate of star formation must have been about ten times greater and with it there must have been about twenty supernovas per century, one every five years. In the first billion years of the galaxy, galaxies in general, chemical enrichment proceeded quickly, but now it is very slow.

The Earth is less than a grain of sand on the beach of the cosmic ocean. The historical arrogance of man has made us think that the Earth is very important, but today we know positively that it is only important because in it we live and millions of other forms of life; In a broader, cosmic perspective, even the echoes of the Big Bang, that arrogance completely vanishes. We are indissolubly linked to the cosmos, we are only dust of stars.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios .