Cuando decimos que “somos polvo de estrellas”, no estamos siendo poéticos: estamos siendo realistas. Literalmente, los átomos que componen nuestro cuerpo —y todo lo que nos rodea— se forjaron en los procesos más extremos del universo. Desde el hidrógeno primigenio hasta los elementos más pesados que habitan en nuestros huesos, nuestro cabello y nuestra sangre, todos tienen una historia que se remonta a miles de millones de años.

Si contamos el número de átomos que componen el cuerpo humano, la cifra resultante es enorme: un 7 seguido de 27 ceros. La mayoría de ellos pertenecen a unos pocos elementos químicos, como el carbono, el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, el calcio y el fósforo. Pero hay muchos más, alrededor de 60, que aunque existen en pequeñas cantidades, no por ello son menos importantes. En total, se conocen 118 elementos químicos, organizados en la tabla periódica. Algunos de ellos son tan pesados e inestables que no han sido jamás detectados en la naturaleza: han sido creados artificialmente en laboratorios diseñados por el ser humano.

Todos los elementos químicos conocidos tienen una historia que se remonta al origen del universo. De esa larguísima historia nos hablan nuestros invitados en Hablando con Científicos, Enrique Nácher González y Sergio Pastor Carpi, en su libro La formación de los elementos químicos., editado por el CSIC.

Todo comienza hace unos 13.800 millones de años con el Big Bang. En los primeros instantes, el universo era un caldo extremadamente caliente y denso de partículas subatómicas. Al enfriarse, estas partículas comenzaron a combinarse. A los pocos minutos, en un proceso conocido como nucleosíntesis primordial, se formaron los primeros núcleos de los elementos más ligeros: hidrógeno (en forma de protones), helio, y trazas de litio y berilio.

La historia de la formación de los elementos químicos habría acabado ahí, de no ser porque las enormes nubes de gas primigenias comenzaron a contraerse por efecto de la gravedad, dando lugar a las primeras estrellas. Son las estrellas los hornos donde, debido a las elevadas temperaturas y presiones, se producen reacciones de fusión nuclear. Los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio, liberando enormes cantidades de energía, lo que hace que la estrella brille. Pero en estrellas más grandes y evolucionadas, el proceso continúa: el helio se convierte en carbono, el carbono en oxígeno, y así sucesivamente, hasta formar elementos como el neón, el magnesio o el silicio.

Este proceso llega a un límite: el hierro. Fundir átomos más allá del hierro ya no produce energía, sino que la consume. Por eso, una estrella que ha producido mucho hierro en su núcleo está condenada al colapso. ¿Qué ocurre entonces?

Cuando una estrella masiva agota su combustible, su núcleo colapsa y se produce una espectacular explosión: una supernova. En ese momento extremo, la materia se somete a condiciones tan violentas que pueden formarse elementos mucho más pesados, como el oro, el plomo o el uranio. También puede suceder algo aún más dramático: la colisión de dos estrellas de neutrones. Estos eventos, detectados por primera vez en 2017 mediante ondas gravitacionales, han confirmado que buena parte del oro del universo —como el de tus joyas— se formó en estos choques colosales.

Con el paso de millones de años, estos elementos generados en las estrellas y supernovas se esparcieron por el espacio y se incorporaron a nuevas generaciones de estrellas, planetas y, eventualmente, a la vida misma. Todos los elementos que forman nuestro cuerpo —el carbono de nuestros tejidos, el calcio de nuestros huesos, el hierro de nuestra sangre— fueron forjados en el interior de una estrella que murió mucho antes de que naciera el Sol.

Pero el relato no termina en las estrellas. Hoy, en laboratorios especializados, como aquellos que emplean aceleradores de partículas, los científicos pueden crear elementos que no existen de forma natural. Estos elementos superpesados, como el oganesón (Z=118), son altamente inestables y duran apenas fracciones de segundo. Aun así, su estudio permite entender mejor las leyes fundamentales de la materia y explorar los límites de la tabla periódica.

Os invitamos a escuchar a Enrique Nácher González, científico titular del CSIC, y a Sergio Pastor Carpi, investigador científico del CSIC, ambos del Instituto de Física Corpuscular (CSIC-UV), quienes nos ayudan a comprender cómo la historia del universo está escrita en los átomos que nos forman.

Referencias:
La formación de los elementos químicos.