Supernovas, composición del universo y destino del cosmos

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Cuando una estrella agota la energía de fusión del hidrógeno, comienza a "quemar" elementos más pesados, starting por el helio; al agotarse éste, se originan estrellas con elementos aún más pesados. Estas se condensan y producen explosiones estelares llamadas novas y supernovas, que, además de liberar gran cantidad de energía, fusionan núcleos pesados para originar otros más pesados, completando así la tabla periódica.

Metalérgicamente, oro (\text{Au}), platino (\text{Pt}), paladio (\text{Pd}) e iridio (\text{Ir}) se formaron en las supernovas, porque la temperatura y la gravedad allí presentes fueron suficientemente grandes como fusionar núcleos de elementos pesados. Esos elementos pasaron a formar parte del polvo estelar, que se agrupó en rocas estelares metálicas llegadas a la Tierra como meteoritos o como pequeñas porciones de polvo espacial.

Verificación: 7\,\% + 14\,\% + 79\,\% = 100\,\%.

La materia es apenas una mínima parte del universo (7\,\%), la energía corresponde a 14\,\%, y el resto (79\,\%) es energía oscura y materia oscura, de la cual conocemos muy poco.

Según la teoría general de la relatividad existen dos alternativas:

• Expansión indefinida: el universo sigue expandiéndose sin límite y con velocidad creciente (línea roja "expansión infinita" / "universo abierto" en el gráfico).
• Universo pulsante (Big Crunch): la expansión alcanza un máximo, el universo se detiene, se contrae e implosiona en un supernúcleo que daría origen a un segundo Big Bang. La teoría del Big Crunch es opuesta al Big Bang y estima que dentro de 20 mil millones de años el universo implosionará.

¿Por qué metales como el oro, el platino, el paladio y el iridio se formaron en las supernovas y no en estrellas normales?

1. En una estrella normal la fusión llega hasta el hierro: no alcanza temperatura ni presión para fusionar núcleos más pesados.
2. En la supernovas la temperatura y la gravedad son suficientemente grandes, por lo que se fusionan núcleos de elementos pesados y se originan elementos aún más pesados.
3. Al explotar, esos elementos se dispersan como polvo estelar, forman rocas estelares metálicas y llegan a la Tierra como meteoritos o polvo espacial.

¿Qué es lo demás si la materia ocupa solo el 7\,\% y la energía el 14\,\% del universo?

1. Calculamos el porcentaje restante: 100\,\% - 7\,\% - 14\,\% = 79\,\%.
2. Ese 79\,\% corresponde a energía oscura y materia oscura, que componen mayoritariamente el universo conocido.
3. Se llama "oscura" porque no emite ni absorbe luz de forma detectable, por eso conocemos muy poco de ellas.

Compara las dos hipótesis sobre el destino del universo según la relatividad general.

1. Expansión indefinida: el universo se expande sin límite y con velocidad cada vez mayor; nunca regresa.
2. Universo pulsante (Big Crunch): la expansión llega a una expansión máxima, el movimiento se detiene, el universo se contrae e implosiona en un supernúcleo.
3. De ese supernúcleo surgiría un segundo Big Bang, iniciando un nuevo ciclo: por eso se llama "pulsante". Se estima que ocurrirá dentro de 20 mil millones de años.

Al terminar de leer una lección, pregúntate a ti mismo qué sabías antes sobre ese tema y qué sabes ahora. ¿Te sientes satisfecho con tu aprendizaje?

Respuesta orientativa: Antes podía pensar que los elementos pesados como el oro se formaron siempre en la Tierra; ahora sé que se sintetizaron en las explosiones de supernovas y llegaron aquí en meteoritos. También descubro que la materia solo representa el 7\,\% del universo y que desconocemos casi todo sobre la energía oscura. Al identificar estos avances puedo valorar mi progreso y decidir qué necesito reforzar.