por Gráfico circular de la composición del universo
La composición química del Universo y la naturaleza física de la materia que lo constituye son temas que han ocupado a los científicos durante siglos. Desde su posición privilegiada por encima de la atmósfera terrestre, el Hubble ha podido contribuir significativamente a este ámbito de investigación.
En todo el Universo las estrellas funcionan como gigantescas plantas de reprocesamiento que toman elementos químicos ligeros y los transforman en otros más pesados. La composición original, llamada primordial, del Universo se estudia con tanto detalle porque es una de las claves para comprender los procesos del Universo primitivo.
Poco después de que la primera misión de servicio corrigiera con éxito la aberración esférica del espejo del Hubble, un equipo dirigido por el astrónomo europeo Peter Jakobsen investigó la naturaleza de la materia gaseosa que llena el vasto volumen del espacio intergaláctico. Al observar la luz ultravioleta de un cuásar lejano, que de otro modo habría sido absorbida por la atmósfera terrestre, encontraron la tan buscada firma del helio en el Universo primitivo. Este hallazgo fue una importante prueba de la teoría del Big Bang. También confirmó la expectativa de los científicos de que, en el Universo primitivo, la materia que aún no estaba encerrada en estrellas y galaxias estaba casi completamente ionizada (los átomos estaban desprovistos de sus electrones). Esto supuso un importante avance para la cosmología.
Elemento más abundante en la tierra
¿Por qué observamos en el Universo los tipos y cantidades de elementos químicos que observamos? Esta es una de las preguntas más fundamentales a las que se enfrentan los astrónomos. El campo de la nucleosíntesis estudia cómo se crearon los elementos, y se basa en una amplia gama de estudios, desde el Big Bang hasta la formación y evolución de nuestro sistema solar.
Los elementos ligeros (hidrógeno, helio y litio) se crearon principalmente en el Big Bang. La medición de la abundancia de estos elementos puede dar a los científicos importantes pistas sobre la naturaleza y la evolución del Universo primitivo. En particular, la medición de la proporción entre el isótopo normal del hidrógeno y su isótopo más pesado, conocido como deuterio, proporciona importantes conocimientos sobre la nucleosíntesis primordial.
Todos los demás elementos más pesados que el litio son productos de reacciones nucleares que se producen en las estrellas y durante las explosiones de supernovas. Con algunas excepciones, tenemos una comprensión completa de cómo evoluciona una estrella, ya que convierte el hidrógeno y el helio en elementos más pesados. Estos elementos pesados son diseminados en el Universo por los vientos estelares y las explosiones de supernovas. Sin embargo, tenemos que entender dónde y cuándo se produce la evolución química durante la vida de una galaxia típica, y hasta qué punto nuestros modelos predicen las observaciones.
Describir la composición química de la mayor parte de la masa del universo visible
La historia del hidrógeno -el elemento que llena el mundo tal y como lo conocemos- consta de un conjunto de acontecimientos de lo más dramático. Los átomos de hidrógeno y helio surgieron apenas 379.000 años después del Big Bang. Cuando el plasma caliente y denso de protones, electrones y fotones que constituía el universo empezó a enfriarse y a expandirse, los electrones y los protones se reunieron para formar átomos. Cuatrocientos millones de años más tarde, las estrellas -como nuestro propio Sol- evolucionaron a partir de nubes de gas de hidrógeno colapsadas gravitacionalmente, proporcionando el calor necesario para mantener la vida en un abismo cósmico gigantesco y helado a 2,7 kelvin. El tercer avance colosal en la historia del hidrógeno se produjo hace unos 4.400 millones de años, cuando la temperatura de la Tierra descendió por debajo de los 100 °C y el óxido de dihidrógeno comenzó a condensarse en su superficie, permitiendo la aparición de la vida en el nuevo entorno acuoso.Hoy en día se calcula que el hidrógeno representa el 90% de todos los átomos del universo, y es esencial para el mundo material. Eso nos incluye a nosotros mismos: cerca de dos tercios de los átomos de nuestro cuerpo son de hidrógeno. El primer elemento de la tabla periódica no es en absoluto una masa improductiva, sino un excelente combustible químico, que cada vez atrae más atención. La atmósfera de la Tierra primitiva era rica en hidrógeno, y las enzimas bacterianas llamadas hidrogenasas evolucionaron para generar energía a partir del H2 molecular o H2O (ref. 1). Los microorganismos proliferaron en condiciones reductoras, y muchos de ellos han sobrevivido con el combustible de hidrógeno hasta nuestros días.
Composición del universo
Suzaku ha cartografiado por primera vez el hierro, el magnesio, el silicio y el azufre en cuatro direcciones a lo largo del cúmulo de galaxias de Virgo. El brazo norte del estudio (arriba) se extiende 5 millones de años-luz desde M87 (centro), la galaxia masiva en el corazón del cúmulo. Las proporciones de estos elementos son constantes en todo el cúmulo, lo que significa que se mezclaron bien al principio de la historia cósmica. El círculo discontinuo muestra lo que los astrónomos llaman el radio virial, el límite donde las nubes de gas acaban de entrar en el cúmulo. Algunos miembros destacados del cúmulo también están etiquetados. La imagen de fondo es parte del estudio de rayos X de todo el cielo adquirido por el satélite alemán ROSAT. El recuadro azul del centro indica la zona que se muestra en la imagen de luz visible. Crédito: A. Simionescu (JAXA) y Hans Boehringer (MPE)
Todos los elementos químicos más pesados que el carbono, el oxígeno que respiramos, el silicio que compone la arena de la playa, se produjeron en el interior de las estrellas a través de la fusión nuclear y fueron liberados por explosiones estelares llamadas supernovas. Al medir la composición química del Universo, los científicos intentan reconstruir la historia de cómo, cuándo y dónde se produjo cada uno de los elementos químicos tan necesarios para la evolución de la vida.
