José Maza Sancho - Somos polvo de estrellas

Prólogo

Hace muchos años estuve en Tucson, Arizona —durante 1976—, y en el planetario de la ciudad había un ciclo de charlas de divulgación. Una de ellas me llamó la atención. La ofrecía el astrónomo de la Universidad de Arizona, Nick Woolf, y se titulaba “ The Universe: I can feel it in my bones ”. Yo iba a trabajar al observatorio de Kitt Peak y no tuve oportunidad de escucharla. Sin embargo, una tarde pude conversar con Nick Woolf en el observatorio y logré hacerme una idea del contenido. Los átomos de calcio de nuestros huesos fueron fabricados en el interior de una estrella, viajaron por el espacio interestelar producto de una supernova, contaminaron la nebulosa solar primitiva y pasaron finalmente a ser parte de la Tierra y de nosotros.

El título era tan provocativo que hizo que —cuando regresé a Chile, después de terminar mi doctorado en la Universidad de Toronto— al ofrecer mi primera charla pública, la titulara: “El universo: puedo sentirlo en mis huesos”. Desarrollé lo que yo creo era la historia que relataba Nick Woolf. No es difícil imaginarla: hay que contar que el hidrógeno y el helio se formaron en el Big Bang. Que luego las estrellas forman el carbono, nitrógeno y oxígeno, y ensucian las nebulosas. Que las estrellas de alta masa transmutan hasta el hierro y luego explotan en una supernova y con ello contaminan a la misma con silicio, calcio y hierro, llegando hasta pequeñas cantidades de uranio. Luego, la nebulosa solar primitiva forma el Sol y sus planetas, incluyendo la Tierra. Esto ocurrió hace tan solo cuatro mil seiscientos millones de años.

Por muchos años he dictado una charla pública con ese título. A miles de jóvenes y no tan jóvenes les he contado lo que yo considero una de las más grandes historias de la astronomía. Carl Sagan decía que somos “material estelar”; Bill Fowler y Hubert Reeves —dos notables astrofísicos— han dicho que somos “polvo de estrellas”. María Teresa Ruiz, en Chile, hace unos años nos dijo en su libro que somos “hijos de las estrellas”. La historia cambia de nombre pero el contenido es el mismo: todos los átomos que componen su cuerpo, amigo lector, y el mío, salvo el hidrógeno, han sido fabricados al interior de una estrella.

He decidido poner por escrito esta historia como una manera de llegar a aquellos que me han escuchado y especialmente a los que no han tenido la ocasión de hacerlo. Con este libro continúo devolviendo a los ciudadanos de mi país el apoyo brindado por tantos años. Desarrollar la educación y la cultura en Chile ha sido mi principal afán durante las décadas que vengo practicando la astronomía. Chile me ha inspirado y apoyado. Este libro es una muestra de mi gratitud.

En este libro intentaré una mayor cercanía con el lector y lo interpelaré en primera persona. Es tan típico de nuestro carácter decir las cosas en tercera persona o en voz pasiva. “El telescopio se inventó en 1608”; es como si el telescopio se hubiese inventado a sí mismo. Aquí procuraré ser tan cercano como la escritura permite. Ojalá esa cercanía entre autor y lector termine produciendo el fin último del libro: la aproximación entre el lector y el tema. Para que el trabajo esté verdaderamente completo, espero que este libro estimule al lector a leer otros libros, a continuar el camino, a continuar buscando caminos.

1.- Introducción

Narraré esta historia desde el principio. La constitución de la materia ha sido motivo de preocupación del hombre desde tiempos inmemoriales. Sus tres estados —sólido, líquido y gaseoso— fueron reconocidos desde la antigüedad así como también el cambio de un estado a otro, en el congelamiento del agua o su evaporación. Hace dos mil quinientos años los primeros filósofos griegos iniciaron una línea de indagación acerca de la estructura del mundo material, su constitución íntima.

Los pensadores griegos aportaron con los primeros modelos con algo de base en la realidad. Tales de Mileto, el gran geómetra y filósofo griego del siglo VI a. C., decía que el agua era el “primer principio” de todas las cosas. El agua la vemos en los tres estados: sólida como hielo o nieve, líquida y gaseosa. Según Tales todos los objetos materiales estarían hechos de agua.

Otro filósofo griego, Anaximandro, derivó todo a partir de una sustancia inmaterial, el apeirón . Anaxímenes dice que todo está hecho de aire. Se siguieron agregando a la lista de ideas proposiciones de las más variadas. Por ejemplo, el filósofo Heráclito de Éfeso vio en el fuego y en el cambio al primer principio de todas las cosas.

Empédocles de Agrigento sostuvo que todo estaba constituido por agua, aire, tierra y fuego. De estos cuatro elementos dos eran graves: la tierra y el agua, y tenían una tendencia a buscar su “lugar natural” en el centro de la tierra. Los otros dos elementos tenían una tendencia a ascender pues su “lugar natural” estaría en las alturas. Estos cuatro elementos, mezclados en distintas proporciones, constituirían todo el mundo material. Esta “teoría de los cuatro elementos” la adoptó el gran filósofo Aristóteles (384 a. C.-322 a. C.) y fue considerada como “la verdad oficial”, en Occidente, por casi dos mil años. La teoría de los cuatro elementos ha capturado muchos seguidores a través de la historia; y aún hoy tiene seguidores. En forma metafórica está presente en la astrología, con los signos de agua, tierra, etc. La astrología continúa jugando a predecir el futuro, esa gran quimera del ser humano.

Antes de Aristóteles los filósofos griegos Leucipo y Demócrito , en el siglo V a. C., propusieron que la materia estaba constituida por pequeñas partículas indivisibles que llamaron átomos. Los átomos de Leucipo y Demócrito se mueven en el vacío. Aristóteles descartó la teoría de los átomos pues, según él, la naturaleza le tiene “horror al vacío”. Resulta extraño hoy en día enterarse de que a la naturaleza se le atribuyera una propiedad “tan humana” como el “horror al vacío”.

A partir del siglo XIX se fue estructurando nuestro conocimiento actual. Hoy sabemos que la materia está, en efecto, constituida por átomos, unidades básicas que la física actual nos enseña que son divisibles, pese a lo que pensaron Leucipo y Demócrito, formadas por un núcleo atómico y un conjunto de electrones. A su vez, el núcleo atómico está constituido por protones y neutrones, en cantidades semejantes. El número de electrones es exactamente igual al número de protones. Los electrones tienen carga eléctrica negativa mientras los protones tienen carga eléctrica positiva de igual monto; los neutrones, como su nombre lo sugiere, son eléctricamente neutros. Los átomos no poseen carga eléctrica neta, pues protones y electrones cancelan sus cargas.

Los átomos serían como el sistema solar, con un núcleo —equivalente al Sol— y un conjunto de planetas —los electrones— orbitando desordenadamente alrededor de él. La analogía es buena, pues tanto en los átomos como en el sistema solar, la masa, la materia, está casi toda en el centro, en el núcleo atómico o en el Sol. La diferencia es que los planetas giran ordenadamente, en un mismo plano y en un mismo sentido, en cambio los electrones lo hacen en forma caótica. La masa de un electrón es dos mil veces menor que la de un protón o neutrón; la masa de Júpiter, el mayor de los planetas, es mil veces menor que la del Sol. Por último, un átomo es entre diez y cien mil veces más grande que su núcleo, y el sistema solar —hasta Plutón— es ocho mil veces más grande que el Sol.