Magnetoestrellas y otras recetas para formar un universo 3w5d41

Conocemos también cuáles de esos elementos forman parte de nuestros cuerpos: el 99 % corresponde al carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y se completa con otros 27 como el calcio, el magnesio, el hierro o el fósforo, que pese a su pequeña proporción son indispensables para los seres vivos.

Pero saber cómo se formaron esos elementos, dos de los cuales, los más ligeros, el hidrógeno y el helio, acaparan en torno al 98 % de la composición del universo (75 % el hidrógeno, y 23 % helio) ha sido y es mucho más complicado.

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La alianza entre física de partículas elementales/altas energías y cosmología ha permitido entender bastante bien la formación de estos dos elementos, que se estima que tuvo lugar pocos instantes después del Big Bang.

Mas para comprender cómo se produjo el 2 % restante ha sido, y continúa siendo, necesaria otra alianza, la de la astrofísica y la física nuclear, que ha dado origen a la denominada "nucleosíntesis estelar", que tomando como punto de partida el hidrógeno y sus isótopos, y teniendo muy en cuenta la distribución de elementos que se observa en el universo, estudia la creación de los elementos químicos.

En el plano de la teoría, se suele establecer como punto de partida para entender el origen de los elementos un artículo publicado en 1939 por el físico alemán, afincado finalmente en Estados Unidos tras huir de la Alemania nazi, Hans Bethe (1906-2005), quien obtendría el premio Nobel de Física en 1967 por, precisamente, "sus contribuciones a la teoría de las reacciones nucleares, especialmente sus descubrimientos relativos a la producción de energía en las estrellas".

Bethe estudió las reacciones nucleares que conducen a la producción de helio a partir del hidrógeno —el "fuel" que alimenta a las estrellas—, pero esto fue únicamente un primer paso, al que siguieron otros, entre los que destaca un artículo publicado en 1957 en la revista Reviews of Modern Physics, titulado "Síntesis de los elementos en estrellas", firmado por Margaret y Geoffrey Burbidge, William Fowler y Fred Hoyle —conocido por las siglas de sus autores, B2FH—, uno de los trabajos más citados en toda la historia de la astrofísica.

Pese a la importancia de los "metales pesados", entre ellos el oro y el platino, abundan las incógnitas sobre sus orígenes cósmicos

Se ha criticado mucho el que, de estos científicos, el único que obtuvo el premio Nobel fuera Fowler. Lo recibió en 1983, compartido con Subrahmanyan Chandrasekhar, "por sus estudios teóricos y experimentales sobre las reacciones nucleares de importancia en la formación de los elementos químicos del universo".

Que Hoyle, que había iniciado estas investigaciones, fuera marginado del premio es difícil de entender, como el propio Fowler reconoció en la protocolaria conferencia que pronunciara entonces: "Aunque Bethe en 1939 y otros habían estudiado antes la generación de energía mediante procesos nucleares en estrellas, el gran concepto de la nucleosíntesis estelar fue establecido definitivamente por primera vez por Fred Hoyle".

Es posible que en la controvertida decisión de la Academia Sueca de Ciencias jugase algún papel la oposición tenaz de Hoyle al Big Bang, pues durante toda su vida defendió la teoría del estado estable que había propugnado en 1948, y que sostiene la idea de que el universo no tuvo principio ni tendrá fin, teoría que, sin embargo, para casi todo el mundo, fue refutada tras la observación de la radiación del fondo de microondas, la radiación fósil del Big Bang, realizada en 1965 por Arno Penzias y Robert Wilson en los famosos Laboratorios Bell, en donde también se inventó el transistor (en 1947).

Personalmente, lo lamento, no solo por lo que considero una injusticia en el reconocimiento de las aportaciones científicas, sino también por la iración que siento por Hoyle, que además de ser un científico extraordinario nos dejó fascinantes novelas de ciencia-ficción, como La nube negra.

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B2FH aportó mucho a la comprensión del origen de los elementos químicos, pero quedaron muchos otros problemas por esclarecer. En primer lugar, por la variedad de "estrellas-cuerpos estelares" que existen: de neutrones, enanas (blancas, rojas, marrones), supernovas, gigantes rojas, cuásares, púlsares, agujeros negros… Y también porque es necesario explicar la abundancia de los elementos químicos, no solo en el conjunto del universo sino en relación con los diferentes tipos de estrellas.

En este apartado, recientemente, un grupo de astrofísicos liderados por Anirudh Patel, de la Universidad de Columbia (Nueva York), ha publicado un artículo en The Astrophysical Journal Letters en el que sostiene que el 10 % de los elementos más pesados que el hierro presentes en nuestra galaxia, la Vía Láctea, han surgido de llamaradas descomunales procedentes de una "magnetoestrella", o "magnétar", un tipo de estrella de neutrones con un campo magnético extremadamente intenso (su propuesta se basa en las observaciones realizadas durante una de esas llamaradas, en 2004).

Pese a la importancia que, en muy diversos apartados, como el tecnológico o el de la medicina, poseen esos elementos, conocidos como "metales pesados", entre ellos el oro y el platino, abundan las incógnitas sobre sus orígenes cósmicos.

Patel y sus colaboradores proponen que cuando las llamaradas emitidas se enfrían, los protones y neutrones de los átomos presentes en ellas se reordenan creando esos metales pesados, un proceso favorecido por la extraordinaria fuerza gravitacional en torno a la magnetoestrella, que permite agrupar rápidamente muchos neutrones.

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Explicar el posible origen de un 10 % supone solo una pequeña parte de la abundancia observada de metales pesados presentes en el universo. Del 90 % restante, se conjetura que una parte se produce en colisiones entre estrellas de neutrones, del tipo de la que se observó en 2017.

Asumiendo que sea así, pero teniendo en cuenta que las colisiones entre estrellas de neutrones son un fenómeno raro, que además se han producido tarde en la historia de nuestra galaxia, ¿de dónde surge el resto?

Una más de las muchas incógnitas que quedan por comprender del universo, nuestro hogar, del que parece que tanto sabemos pero del que tanto ignoramos.