Som fills de les estrelles

Moltes vegades, les preguntes més senzilles ens poden portar als problemes més grossos de resoldre. Per exemple, mirar al nostre voltant i demanar-nos d’on han eixit tots els materials que ens envolten i que, fins i tot, ens formen, podria semblar fàcil de respondre. Els metges ens diuen que hem de prendre calci per reforçar els ossos, o que prenguem hidrats de carboni per menjar, ens reforcen amb ferro si estem fluixos… A més, tots sabem que ens mantenim vius mentre som capaços de respirar oxigen i de beure aigua. Sense això , moriríem. Ara bé, aquests elements i altres que ens formen, d’on venen? Evidentment, tot prové de la Terra, més en particular de la biosfera i la escorça terrestre. Però la Terra no ha existit sempre i tenim proves que no va ser creada abans del setè dia. Llavors, han estat a l’Univers des del seu naixement? La cosmologia ens diu que, en crear-se l’Univers, només hi havia hidrogen i una mica d’heli, els dos elements més lleugers. Llavors, on s’han format els altres? La resposta està a l’interior de les estrelles.Efectivament, el mecanisme pel qual es genera energia a les estrelles és la fusió nuclear. Aquesta consisteix a unir dos nuclis atòmics i, com a resultat, s’obté alliberament d’energia i un nou nucli, ço és, un nou element químic. El que caracteritza cada element és el nombre de protons que té al seu nucli. Si un nucli té un protó, és hidrogen, si en té dos, és heli, i així successivament. A més, els nuclis poden tenir neutrons, però el que compta per a nosaltres és la quantitat de protons. Durant la major part de la vida de qualsevol estrella, els nuclis d’hidrogen (formats per un protó o un protó i un neutró) s’uneixen per formar heli, ja que les condicions físiques al si de l’estrella així ho permeten.

La fusió nuclear és una forma de produir energia barata i neta, perquè només genera heli, que és un element molt estable, tant físicament com químicament. Al contrari, la fissió que fem servir a les nostres centrals nuclears consisteix en un trencament de nuclis pesants (per exemple, urani), en què s’allibera energia però es produeix radioactivitat en forma de nuclis inestables. Si algú està preguntant-se per què no fem fusió a les centrals, en lloc de fissió, la resposta és ben senzilla: no podem reproduir les condicions de l’interior d’una estrella. S’estudien maneres de produir fusió, però en totes costa més energia encetar-la que la que se’n trau després.

Tornant a les estrelles, quan les primeres estrelles es van formar, només hi havia hidrogen i heli….

Segueix…

 

Tornant a les estrelles, quan les primeres estrelles es van formar, només hi havia hidrogen i heli. Ara ja sabem com es forma més heli a partir de l’hidrogen, però, i la resta? Per entendre-ho hem de tenir en compte que una estrella no és una esfera sòlida, sinó de gas i que, per tant, està subjecta a deformacions. En realitat, les capes exteriors de l’estrella caurien sobre les interiors per causa de la gravetat, si no fos perquè l’energia generada al centre de l’estrella mentre es crema hidrogen és suficient per a suportar les capes superiors. Per tant, mentre l’estrella genera prou energia, tot va bé. Ara, en el moment en què comença a esgotar-se l’ hidrogen, perquè ja s’ha fusionat i convertit en heli quasi completament, l’estrella deixa de generar energia a un ritme suficient per a continuar mantenint el seu propi pes.

El que passa després depèn de la massa inicial de l’estrella. Hi ha dos camins bàsics: si l’estrella és petita, com el nostre Sol, el pes de les capes exteriors no és molt gran i, per tant, no hi ha canvis espectaculars en un centre que va apagant-se i morint a poc a poc, mentre els últims nuclis d’ hidrogen van desapareixent. És com si, a l’estrella, li faltés l’alè , una mort lenta i cruel com la que espera al nostre Sol (i, per tant, a la nostra Terra). Però encara queda massa temps per a patir per això. Ara, si l’estrella és molt gran, el pes de les capes superiors que cauen sobre el centre fan que augmente la seua temperatura i densitat de tal manera que les condicions canvien de manera espectacular. La diferència vindria a ser entre que ens trepitge el peu un cotxe, o que ho faça un camió. Segurament, el peu estaria més calent en el segon cas, no? Açò és igual.

En aquestes noves condicions, encara més extremes que les anteriors, es fa possible una reacció mitjançant la qual tres nuclis d’heli en formen un de carboni. “Carboni?”, he dit “carboni”? Ja tenim el primer ingredient de la vida. Vet ací el primer miracle. A més, en aquestes condicions, el carboni es fusiona amb un altre nucli d’heli i es forma un nucli d’ oxigen. Ja en tenim dos. I també tenim ja oxigen i hidrogen, els components de l’aigua. Si, a més, el nucli d’ oxigen es fusiona amb un altre d’heli, generem nitrogen. Algú pot pensar que per això caldrà molt d’heli. És que al si de l’estrella se n’ha estat generant durant molt de temps! Mentre al centre de l’estrella es generen aquestes reaccions nuclears, les capes externes es mantenen en equilibri. Aquest tipus d’estrelles encara emeten llum, com el Sol, però solen ser d’un altre color, més ataronjades, com Artur, una estrella molt brillant que podeu veure cap a ponent als crepuscles de l’estiu.

Ara bé, a partir d’ací tenim un nou problema. Bé , en tenim dos. El primer és que ja no es passa del nitrogen en aquesta fase, i el segon és que tenim ja alguns dels elements de la vida, però estan tots dins d’una estrella a unes temperatures terribles. La solució als dos problemes ve de la mà. En començar a esgotar-se l’heli i ser insuficient l’energia generada al si de l’estrella per a suportar el pes de les capes externes, aquestes cauen a plom i, com que es tractava d’estrelles molt grans (recordeu l’exemple del camió), allò cau tan fort i genera una regió tan compacta al centre, que es produeix un rebot de les capes externes que cauen a gran velocitat. Pel camí, en aquesta regió tan dura, les condicions han estat tals que s’han produït reaccions nuclears en cadena que, fusionant, fusionant, han arribat a generar nuclis de ferro, que pesa 56 vegades més que un d’ hidrogen, o fins i tot més pesants! Aquest procés acaba en una explosió coneguda com a supernova.

La Supernova és, per tant, un procés en què generem nuclis pesants i, a més, expulsem una part important del gas de l’estrella cap a l’espai. Després del masclet còsmic, tenim una quantitat enorme de gas escampada pels voltants del que havia estat una estrella i que ara o bé s’ha convertit en una estrella de neutrons o, si l’estrella era realment gran en un principi, el centre no pot suportar el pes del que li cau damunt i es forma un forat negre, de manera que excepte allò que és expulsat en l’explosió, la resta del material és engolit i passa a formar part d’aquest.

Aquest gas farcit de diferents elements va d’ací cap allà, forma núvols, es mescla amb gas provinent d’explosions d’estrelles properes, i acaba formant noves estrelles. D’aquesta manera, les restes d’una o diverses estrelles —no ho sabem—, es va agrupar en un núvol a partir del qual es va formar el Sol i els seus planetes, entre els quals, la Terra. I és gràcies a això que al nostre planeta hi ha tots els elements necessaris per a la vida. Som fills d’estrelles enormes que vivien en l’entorn de l’espai que ocupa el sistema solar. Després, les condicions ideals donades per les propietats de la nostra estrella i la distància respecte a aquesta del planeta que habitem van fer la resta. La Terra és un lloc meravellós i miraculós, però també és molt petit. És una pedreta a la deriva enmig d’un Univers fosc i infinit, violent i moralment neutre. Si no entenem que aquesta pedreta és la nostra casa, més enllà de les nostres parets, i que l’hem de cuidar, des del primer fins a l’últim, si no ens comprometem en tasques tan senzilles com el reciclatge o l’exigència als nostres governants d’una major cura del nostre entorn, aquest paradís es pot convertir en un infern com Venus, o en un lloc gèlid i sec, com Mart. Tenim a la nostra mà propagar el nostre coneixement, la nostra raó, per l’espai i el temps, o morir com un virus qualsevol, irracional, després de matar estúpidament el cos que ha ocupat.

Manel Perucho és Professor Ajudant Doctor del Departament d’Astronomia i Astrofísica.

Publicat a El Punt Avui, Som fills de les estrelles, 27 de febrer 2012

Imatge de Mark Tiele Westra. La fusione nell’universo: siamo tutti polvere di stelle.

Un pensament a “Som fills de les estrelles