Un segundo para acabar lo que el universo ha construido en 10 millones de años

La actitud de los humanos con el oro es, por decir de forma delicada, poco menos que extraña. De los 118 elementos confirmados de la tabla periódica, el oro es en el que se centra la actividad económica y probablemente el que más sangre, sudor y lágrimas haya derramado. Es cierto que tiene cierto sentido que se haya utilizado como moneda a lo largo de la historia. Si descartamos de la tabla periódica, por motivos prácticos, los elementos que a temperatura ambiente son gases, líquidos o venenosos; los demasiado reactivos con el agua, o, los que explotan, son corrosivos o radiactivos, nos quedamos con pocos que sirvan y solo con uno que es dorado.

También la alquimia, esa creencia esotérica vinculada a la transmutación de la materia que fue clave en el origen de la química, gira en torno al dorado metal noble. Y a juzgar por la cantidad de manuscritos que se encontraron de su trabajo hace años, no sorprende que incluso Isaac Newton, a quien tanto debemos en el conocimiento de las leyes gravitacionales y del comportamiento de la luz, le dedicara gran parte de su tiempo y espacio mental.

Los astrofísicos hemos encontrado, hace tiempo (y no nos damos importancia), la piedra filosofal para transformar en oro: se llaman estrellas masivas. Es algo que nunca hemos visto directamente, porque las estrellas en su interior son opacas, pero es un proceso que sabemos cómo ocurre. Eso es precisamente lo que voy a pasar a describir.

Primero, tengamos en cuenta un par de conceptos fundamentales que necesitamos para construir el relato. La vida de una estrella comienza cuando se encienden las reacciones de fusión de hidrógeno. La fusión nuclear es la encargada de estabilizar una estrella frente a la acción continuada de la fuerza de la gravedad y ocurre, principalmente en la parte más interna de la estrella, en su núcleo, solo ese lugar es lo suficientemente caliente para encender el hidrógeno, transformándolo en helio y liberando energía. Un 10% de cada estrella se usa como combustible y convierte una pequeña fracción, tan solo un 0.7 por ciento, de la masa en reposo en energía por gramo, mediante la que probablemente sea la fórmula más famosa de la física (E = m c2).

Cuando más masa tenga una estrella al comenzar su vida, menos dura. Una pudiera pensar que, a más masa, más combustible para hacerla brillar. Y así es, pero también hay que tener en cuenta que a más masa, más temperatura se alcanza en el núcleo, más eficiente es el proceso y antes se consume el combustible. Más del 90% del tiempo de vida de una estrella transcurre así, es lo que hace el Sol ahora. La cantidad de energía que pierde es lo que irradia, lo que vemos, lo que la hace brillar.

Y siempre que tenga suficiente masa, la evolución de una estrella vista desde su sala de máquinas, su núcleo, consiste en sucesivos episodios de quema de consumo nuclear interrumpidos por estados de contracción gravitatoria.

El núcleo se va calentando a medida que la estrella envejece, esto resulta de la contracción para poder seguir encendiendo sucesivos combustibles nucleares. Cada reacción de fusión sucesiva lleva a la producción de elementos químicos del grupo del hierro y libera energía. Pero reacciones que utilizan el hierro o elementos más pesados como combustible la absorben.

Y partir de aquí, el núcleo de hierro que se ha construido en diez millones de años, se destruirá en segundos. En una décima de segundo, literalmente, la temperatura alcanza los cinco mil millones de grados en un núcleo ultra calentado. La radiación que se produce a estas temperaturas es tan alta que emite fotones en el rango de rayos gamma y estos chocan con los átomos de hierro y empiezan a fotodesintegrarlos, los rompen en las piezas que son las partículas de helio (por cada átomo de hierro se producen 13 de helio y además se liberan neutrinos).

La fotodesintegración, para la estrella, es como para una mosca pesada encontrarse con una mano. Adiós, au revoir, se acabó. Porque entonces, en otra décima de segundo, literal, el núcleo se hace tan denso que a los electrones y a los protones (que sabemos desde lo más básico de nuestra educación científica se repelen) no les queda otra que acercarse. Y lo hacen tanto que forman neutrones en el proceso, liberando una enorme cantidad de neutrinos que se llevan energía.

El caso es que cuando hemos llegado a este punto la contracción se detiene y aquí comienza el lío. Mencionemos antes que si hay suficiente masa todavía seguiríamos contrayendo construyendo un agujero negro estelar. En 0.25 segundos desde que comenzó su contracción rápida, la estrella que se forma es de neutrones, alcanzando densidades de núcleo atómico en su núcleo estelar, no es una aliteración, lo más grande ha alcanzado densidades de lo más pequeño.

Pero digamos que mientras el núcleo estelar está entretenido contrayéndose, sus alrededores han sufrido una caída de presión lo que provoca que el material externo que rodea esta región y que forma parte de la estructura de la estrella comienza a “caer” a alta velocidad, puede llegar a moverse a un 15 por ciento de la velocidad de la luz. Y de nuevo, cuando la contracción del núcleo se detiene, en una fracción de segundo, se produce un cambio, el material que estaba cayendo en el núcleo rebota y es empujado hacia fuera, hacia la superficie de la estrella, ayudado por la energía y partículas liberadas en el núcleo.

En su movimiento va encontrando capas cada vez menos densas, lo que provoca una onda de choque cuando supera la velocidad del sonido en el medio. En unas horas llega a superficie, la energía escapa en un torrente de luz. Ha nacido una supernova, y la llamamos supernova de colapso de núcleo, porque hay de otros tipos.

Esa onda de choque es muy importante, es el único lugar del universo capaz de producir oro, mercurio, uranio, zinc, plata, estaño. Digamos que esa onda de choque es la piedra filosofal que buscaban los alquimistas.

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico, sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integranPablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología, yEva Villaver, subdirectora del Instituto de Astrofísica de Canarias.