Si el Universo es casi por completo de hidrógeno ¿cómo llegaron los otros elementos?

Una estrella de tamaño ordinario, como nuestro Sol, tiene un diámetro aproximado de 1.400.000 Km; en comparación con el de la Tierra (13.000Km) es 1.000 veces mayor, y el volumen (que depende del cubo del radio) es, nada menos, que mil millones de veces superior (10⁹).

Pues bien, el enorme globo de gas (plasma), que es una estrella, no es homogéneo, ni en composición ni en temperatura que aumenta por la presión de la fuerza gravitatoria a medida que nos acercaos al núcleo, de manera tal que, como mínimo, en el centro o núcleo de la estrella, tendremos una temperatura de 15 millones de grados.  Resulta razonable suponer que la densidad aumente con la profundidad, ya que cuanto mayor es esta lo es también la presión (recordad que la densidad es proporcional a la presión).   Las zonas interiores soportan el peso de las exteriores, lo que produce enormes temperaturas en el núcleo.

El horno termonuclear de una estrella posee unos mecanismos de control gracias a los cuales mantiene entre estrechos límites sus constantes vitales, siendo por una parte la temperatura y por otra la Gravedad, los dos elementos que finalmente mantienen el equilibrio de la estrella.  Bueno, más que la temperatura la fusión nuclear que produce que hace expandirse a la estrella que, es frenada, por la inmensa fuerza gravitatoria.  Es el mecanismo cósmico que hace posible la estabilidad y el equilibrio de la estrella.

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A finales del siglo XX quizá sean recordados en la Historia de la Ciencia como la época en que la Física de Partículas, el estudio de las estructuras más pequeñas de la Naturaleza, unió sus fuerzas a la Cosmología, el estudio del Universo como un todo.

Juntas estas dos disciplinas esbozarían el esquema de la historia cósmica, investigando el pasado de las estructuras naturales en un ámbito de escala enorme, desde el núcleo de los átomos hasta los cúmulos de las galaxias.

Fue un matrimonio apresurado de dos disciplinas muy diferentes. Los Cosmólogos tienden a ser solitarios, con la mirada en los horizontes lejanos del espacio y el tiempo, y acumulan amorosamente sus datos de hilillos de antigua luz estelar.

Los Físicos de partículas, en contraste con ellos, son relativamente gregarios –tienen que serlo, pues ni siquiera un Einstein sabía suficiente física como para hacerlo todo el solo- y físicos: son por tradición transmitida estudiosos de aquí y ahora, inclinados a curvar cosas, volar cosas, y demostrar cosas. Los Físicos trabajan dura y rápidamente, obsesionados por la leyenda de que es improbable que tengan muchas ideas nuevas útiles después de los cuarenta, mientras que los cosmólogos son a menudo jugadores de finales, adeptos a las visiones de vasto alcance, de quienes cabe esperar que realicen investigaciones productivas cuando tienen blancos sus cabellos. Si los físicos son los zorros de los que Arquiloco decía que saben muchas cosas, los cosmólogos son mas afines a los erizos, que saben una sola gran cosa.

Sin embargo, a finales de los años setenta, los físicos de partículas se aventuraron a acudir a los seminarios de cosmología (yo estuve en algunos) a estudiar las galaxias y los quasars, mientras los cosmólogos alquilaron maquinas del CERN y el Fermilab para trabajar en Física de altas energías en instalaciones subterráneas desde no se veían las estrellas. En 1985, Murray Gell-Mann declaro que “la Física de partículas elementales y el estudio del Universo primitivo, las dos ramas fundamentales de la Ciencia de la Naturaleza, se habían fundido esencialmente”.

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Me referiré ahora aquí a un físico extraño. Se sentía igualmente cómodo como matemático, como físico experimental, como destilador de datos astronómicos complicados o como diseñador de sofisticados instrumentos de medida.

Tenía los intereses científicos más amplios y diversos que imaginarse pueda. Él decía que al final del camino todos los conocimientos convergen en un solo punto, el saber.

Así de curioso, ya podéis imaginar que fue uno de los que de inmediato se puso manos a la obra para comprobar la idea de la constante gravitatoria variable de Dirac que podía ser sometida a una gran cantidad de pruebas observacionales, utilizando los datos de la geología, la paleontología, la astronomía, la física de laboratorio y cualquier otro que pudiera dar una pista sobre ello. No estaba motivado por el deseo de explicar los grandes números. Hacia mediados de la década de los 60 hubo una motivación adicional para desarrollar una extensión de la teoría de la gravedad de Einstein que incluye una G variable. En efecto, durante un tiempo pareció que las predicciones de Einstein no coincidían en lo referente o sobre el cambio de órbita de Mercurio que era distinta a las observaciones cuando se tenía en cuentra la forma ligeramente achatada del Sol.

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El que veamos el cielo nocturno lleno de estrellas sustenta la ilusión de que el espacio inmenso del universo ha de estar también uniformemente lleno de ellas. Tal ilusión es tan persuasiva que los astrónomos no pudieron demostrar concluyentemente hasta este siglo que las estrellas forman parte de galaxias («universos islas») y que las galaxias son los principales habitantes del cosmos.

Si pudiésemos salir de nuestra Galaxia, veríamos que es un inmenso disco espiral cuyos brazos difusos se retuercen alrededor de una masa estelar central, en cuyo interior se oculta el misterioso núcleo galáctico. Señala la frontera de esa masa central un anillo de nubes de hidrógeno molecular, densas y grumosas. Si mirásemos detenidamente, veríamos que los brazos se hallan delineados por unas estrellas azules brillantes y que hay en ellos polvo y gas abundantemente concentrados en nebulosas formadoras de estrellas. Nuestro sol se encuentra situado en el borde interior de uno de esos brazos, el brazo de Orión, y es una estrella más entre los cientos de miles de millones que forman la galaxia.

Pero como el párrafo anterior corresponde tan sólo a una ilusión, entonces, pongámonos un poco más aterrizados y intentemos describir lo que cualquier mortal puede distinguir de nuestro cielo desde la Tierra; veamos si ello nos resulta. En una noche despejada de fines de invierno, a eso de las 10 de la noche -por lo menos así siempre me ha parecido- podemos disfrutar de uno de los espectáculos más bello que la naturaleza nos ofrece: la Vía Láctea. Eso sí, que es necesario mirar al cielo en un sitio alejado de las grandes urbes y en una noche en que la Luna no sea nuestra compañera. Después de cinco a diez minutos nuestros ojos se adaptan a la oscuridad y podremos contemplar una franja blanquecina que cruza el cielo dividiéndolo en dos partes iguales. Se trata de nuestra Galaxia (así, con mayúscula para diferenciarla de las otras galaxias).

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Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía. Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo Sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo.  Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el universo, se hablará de miles de millones de años.

Brandon Carter y Richard Gott han argumentado que esto parece hacernos bastante especiales comparados con observadores en el futuro muy lejano.

Moriarty: todo lo que tengo que decir ya ha cruzado por su mente.

Holmes: Entonces posiblemente mi respuesta haya cruzado por la suya.

Arthur Conan Doyle

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