Somos, literalmente, polvo de Estrellas.

Muchas veces, cuando las personas interesadas nos hacen preguntas sobre Física o el Universo, quedan bastante contentas con las respuestas recibidas; otras veces las tenemos que dirigir a otras fuentes o expertos con mucho mayor conocimiento que nosotros; también hay veces en que la respuesta más honesta es "no lo sé, ni ahora mismo lo sabe nadie, aunque hay muchos científicos trabajando en el tema".

Pero hay otras veces en que la respuesta que damos se encuentra con miradas de absoluto escepticismo; lo cual es estupendo. Una pregunta que, en particular, nos han hecho muchas veces ha sido algo como "¿De qué estamos hechos? ¿De dónde sale la materia de nuestros cuerpos o del planeta?" La respuesta rápida es, parafraseando si se nos permite, a Carl Sagan: Somos polvo de estrellas. Y nos responden muy acertadamente "Ya, ya, eso es fácil decirlo... pero cómo es eso posible?" Este artículo busca responder de manera sencilla, pero formal, a cómo es esto posible.

¿De qué está hecho todo?

Cuando miras el mundo a tu alrededor, desde las montañas hasta el dispositivo donde lees estas palabras, es fácil olvidar algo asombroso: todo está hecho de los mismos ingredientes básicos que componen las estrellas. Pero ¿cómo llegamos a tener una tabla periódica completa a partir del hidrógeno y el helio, los únicos elementos formados en el Big Bang? Aquí exploraremos cómo las estrellas, a lo largo de sus vidas, actúan como hornos cósmicos que transforman los elementos y los esparcen por el universo.

El Big Bang: los primeros elementos

Hace 13.800 millones de años, en los primeros minutos del universo, nacieron los elementos más ligeros: hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio. En este escenario inicial, las temperaturas eran tan altas que los núcleos de los átomos podían formarse, pero el universo se enfrió rápidamente, dejando el resto del trabajo a las futuras estrellas.

El horno estelar: del hidrógeno al hierro

Vista idealizada de las capas de combustión en una
estrella antes de convertirse en Supernova

Las estrellas nacen a partir de gigantescas nubes de hidrógeno. Cuando su gravedad comprime el gas hasta alcanzar temperaturas de millones de grados, comienza la fusión nuclear: núcleos de hidrógeno se combinan para formar helio, liberando enormes cantidades de energía.

En estrellas más grandes, la fusión no se detiene en el helio. A medida que agotan su combustible, las estrellas generan elementos cada vez más pesados, como carbono, oxígeno y hasta hierro. Esta alquimia inicial es el primer paso en la creación de la diversidad de elementos que forman el universo, pero no es suficiente para explicar los elementos más pesados debido a que el hierro es un punto límite. Fusionarlo no libera energía sino que la necesita, lo que marca el final de esta etapa productiva en la vida de una estrella.

Supernovas y Estrellas de Neutrones: los alquimistas cósmicos

Cuando una estrella masiva agota su combustible, el equilibrio entre la gravedad y la presión de la fusión se rompe, lo que da lugar a una explosión colosal: una supernova. Estas explosiones son lo suficientemente energéticas como para fusionar elementos más pesados que el hierro, como oro, plata y uranio en un proceso llamado síntesis rápida o r-process.

Colisión de Estrellas de Neutrones
(interpretación artística de la NASA)

Aunque durante mucho tiempo se creyó que las supernovas eran las principales creadoras de elementos pesados, investigaciones recientes han confirmado que las colisiones de estrellas de neutrones desempeñan un papel mucho más importante en este proceso. En esas catástrofes, cantidades inimaginables de materia son expulsadas al espacio, sembrando el cosmos con los ingredientes para futuros planetas y sistemas solares.

Ahora sabemos con seguridad que la gran mayoría de los elementos pesados creados en la síntesis rápida o r-process vienen de las colisiones de estrellas de neutrones y no de las explosiones de supernovas.

El canto del cisne químico de las estrellas moribundas

Pero no todos los elementos más allá del hierro se crean en explosiones o colisiones. En estrellas de masa intermedia que están en sus últimas etapas de vida, tiene lugar un proceso más tranquilo pero igualmente importante: la síntesis lenta, o s-process.

En este proceso, los núcleos atómicos capturan neutrones uno a uno durante miles o incluso millones de años. Estos neutrones adicionales hacen que los átomos se vuelvan inestables, y eventualmente se transforman en elementos más pesados. Así se forman elementos como el estroncio, el bario, el molibdeno o el renio, tan habituales en la tecnología moderna, que no podrían generarse en supernovas o colisiones de estrellas de neutrones. En sus últimos suspiros, estas estrellas dejan un legado químico único, enriqueciéndose a sí mismas y al universo con elementos esenciales para la vida y la tecnología.

Tabla Periódica del Origen de los Elementos: Big Bang, Rayos Cósmicos, Estrellas de
Neutrones en colisión, Supernovas de Estrellas Gigantes o Enanas Blancas, Estrellas
Pequeñas apagándose poco a poco... Somos, literalmente, polvo de estrellas.

Nosotros y las estrellas, un único origen

Cada átomo de tu cuerpo tiene una historia cósmica. Los átomos de hidrógeno en el agua que bebes nacieron en el Big Bang. El oxígeno que respiras y el calcio en tus huesos fueron forjados en los núcleos de estrellas que vivieron y murieron hace miles de millones de años.

Las estrellas no solo iluminan el cielo; son las alquimistas del universo, responsables de los elementos que hacen posible la vida. Cada vez que mires al cielo nocturno, recuerda que en ese tapiz de luz están las historias de nuestras moléculas, los cimientos de nuestra existencia y la promesa de nuestro lugar en el cosmos.

Gigantes de la Divulgación: Carl Sagan

La Ciencia es el procedimiento de búsqueda de la verdad que permite al Cosmos pensar sobre sí mismo. Esta última reflexión no es mía, sino del inmenso astrónomo y divulgador científico Carl Sagan. Porque si la Ciencia es importante, es igualmente fundamental hacerla llegar a toda la Humanidad para que todos podamos maravillarnos y contribuir a la búsqueda continua del Conocimiento.

Por eso hoy dedicamos el segundo artículo sobre grandes divulgadores científicos a uno de los mejores seres humanos, se tome el criterio que se quiera, que jamás hayan existido: Carl Sagan.

Carl Sagan

Nacido el 9 de Noviembre de 1934 en el barrio newyorkino de Brooklyn, hijo de padres judíos, acudió a la universidad de Chicago, donde se licenció en Física en 1955 y obtuvo su doctorado en Astrofísica y Astronomía en 1960. Aquella época fue una de las más propicias para aquellos que amaban la ciencia del Cosmos. Superadas las carestías que la segunda guerra mundial había impuesto en todo el planeta y,  apoyándose en los avances tecnológicos que los ejércitos habían buscado con ahínco en su afán por destruir al adversario, el espacio y su infinita magnitud se mostraron propicios para convertirse en un nuevo campo de batalla, sin duda más pacífico y, sobre todo, más apasionante.

Tras su tesis sobre la atmósfera de Venus, que él definía como un planeta seco y muy cálido debido a su proximidad al sol, participó como científico ayudante en las primeras misiones Mariner de la NASA, las cuales obtendrían información suficiente para confirmar sus hipótesis. A pesar de su empleo como profesor tanto en la universidad de Harvard hasta 1968, como en la de Cornell, continuó apoyando y colaborando en las misiones exploratorias del Sistema Solar. Su entusiasmo y su fascinación por el Universo fue decisiva para lograr que las sondas Pioneer10 y Voyager portaran grabaciones en soporte áureo con información sobre la humanidad, de manera que cualquier ser inteligente que la encontrara, independientemente de dónde se hallara o cuan diferente fuera, pudiera comprender lo que somos y cómo somos.

Sagan en la Universidad de Cornell, 1974

Sus investigaciones se fueron centrando en la astrobiología, intentando comprender la naturaleza de nuestra presencia en el universo y la posibilidad de que la Humanidad no fuera una simple singularidad caprichosa del vasto Cosmos. Comenzó entonces a formular algunas hipótesis sobre la posibilidad de que en las lunas y satélites de Saturno pudiera haber océanos o lagos, haciéndolos potencialmente habitables. Como prolongación de sus investigaciones sobre Venus, estableció un paralelismo entre su atmósfera y los efectos del calentamiento de nuestro planeta debido a la sobreexplotación de las fuentes de energía fósiles que "pueden" convertirlo en un lugar hostil para la vida. Al tiempo no cejaba en su empeño por comprender nuestra soledad cósmica, buscando modos de establecer contacto con otras civilizaciones extraterrestres, promoviendo la creación de radiotelescopios de larga distancia para rastrear comunicaciones que pudieran provenir de seres inteligentes de más allá de nuestro Sistema Solar, implicándose con ello en el Instituto SETI.

Con su amor por la Ciencia y el mundo de la Física a flor de piel, alcanzó la fama mundial en la década de los 80 al presentar para la televisión una serie documental sobre el mundo que nos rodea, visto con la mentalidad científica y racional de la que en muchas ocasiones carecemos. Su serie COSMOS: Un Viaje Personal, estrenada el 28 de septiembre de 1980, fascinó a millones de personas por el modo en que el conocimiento se hacía accesible a través de un medio puesto al alcance de todos, y acercando de un modo fresco y renovado el armazón metodológico con el que hemos levantado nuestro concepto de la existencia humana, libre de supersticiones y prejuicios. 

Sagan, en un capítulo de Cosmos: A Personal Voyage 1980

A través de Cosmos: Un viaje personal, Sagan, nos acercó al recuerdo de viejos conocidos, como Kepler, Copérnico, Einstein... ¿Quién podría olvidar su explicación sobre la relatividad con un muchacho montado en una Vespa que cambiaba de color según el observador, mientras recorría las tranquilas callejuelas de un pequeño pueblo italiano casi a la velocidad de la luz? ¿quién no sentirá emociones de todo tipo cuando nos mostró la lucha y el valor de mujeres aguerridas como Hipatia o Curie, mujeres de un valor indomable que tuvieron que soportar los desprecios, humillaciones y, en algunos casos, la tortura y la muerte a manos de la superstición y la ignorancia? ¿quién no llorará las tristes horas de la humanidad como la destrucción de la Biblioteca de Alejandría? Todo aquello que nos intentó enseñar puede parecernos hoy antiguo, incluso demasiado antiguo, casi tan lejano como los tiempos de la antigua Grecia, pues ya han pasado varias décadas desde entonces, sin embargo sabemos que el viaje aún durará muchas más antes de que termine, porque nosotros sólo somos una pequeña etapa, apenas un suspiro en el espacio-tiempo de un Cosmos demasiado incomprensible.

Durante los siguientes años compaginó su trabajo como astrofísico con la publicación de varios libros, algunos más novelados que otros, exponiendo la Ciencia a una sociedad cada vez menos preocupada por comprender el mundo en el que vive, y en una época en la que la rutinaria monotonía de los viajes espaciales dejó de atraer la atención sobre la inmensidad de estrellas que sostienen la bóveda celeste durante las noches de oscuridad. Nunca dejó de exponer sus opiniones de la manera más razonada y respetuosa posible sobre todo lo concerniente a la Ciencia y su lugar en la sociedad humana: calentamiento global, religión, recursos energéticos, economía, desarrollo humano, política... ganándose con ello pocos amigos entre los individuos irracionales de nuestra especie, pero legión de admiradores entre los amantes de la búsqueda del conocimiento y la armonía entre los seres humanos.

Sagan, en una de sus últimas conferencias 1994

El 20 de diciembre de 1996 y tras una larga y dura lucha contra una variante de la leucemia, Sagan moría a la edad de 62 años en la ciudad de Seattle. Como ocurre con todos aquellos hombres o mujeres que se han dejado arrastrar por la pasión y su irrefrenable amor por la Ciencia, sus opiniones causaron malestar entre la comunidad científica, al considerar su forma de actuar y de comunicarse con el gran público como poco seria. Pero en el corazón de aquel niño que creció leyendo tebeos en los que la vida en los planetas del Sistema Solar no sólo era una posibilidad, sino una maravillosa certeza, germinó el entusiasmo por comprender el Universo de un modo lógico y ordenado. Ese Cosmos opuesto al Caos que loaron los griegos antiguos, le hizo creer que tal vez, sólo tal vez, en algún remoto lugar de la más remota de las galaxias, alimentada por el calor de una estrella poderosa y fuerte, habría sobre la superficie de algún planeta una especie lo suficientemente inteligente como para comprender el mundo que la rodeaba, comprenderse a sí misma y llegar a pensar que quizás, en algún otro lugar similar a aquél, habría un diminuto astro de color azul al que llamarían Tierra.

Para terminar no podemos resistirnos a copiar íntegro uno de sus textos más importantes en referencia a una fotografía mítica: Pale Blue Dot.

Así se llama la fotografía de la Tierra tomada el 14 de febrero de 1990 por la sonda Voyager 1 desde una distancia de 6,000 millones de Kilómetros. En ella la Tierra se ve como una mota de luz casi invisible por el brillo del Sol, y fue tomada por iniciativa de Carl Sagan como última fotografía del Voyager antes de apagar sus cámaras. La reflexión de Carl sobre dicha fotografía es simplemente sobrecogedora:

Pale Blue Dot 1990

Mira ese punto. Eso es aquí. Eso es nuestro hogar. Eso somos nosotros. En él, todos los que amas, todos los que conoces, todos de los que alguna vez escuchaste, cada ser humano que ha existido, vivió su vida. La suma de todas nuestras alegrías y sufrimientos, miles de religiones seguras de sí mismas, ideologías y doctrinas económicas, cada cazador y recolector, cada héroe y cobarde, cada creador y destructor de civilizaciones, cada rey y campesino, cada joven pareja enamorada, cada madre y padre, niño esperanzado, inventor y explorador, cada maestro de la moral, cada político corrupto, cada “superestrella”, cada “líder supremo”, cada santo y pecador en la historia de nuestra especie, vivió ahí – en una mota de polvo suspendida en un rayo de sol.

La Tierra es un escenario muy pequeño en la vasta arena cósmica. Piensa en los ríos de sangre vertida por todos esos generales y emperadores, para que en su gloria y triunfo, pudieran convertirse en amos momentáneos de una fracción de un punto. Piensa en las interminables crueldades cometidas por los habitantes de una esquina del punto sobre los apenas distinguibles habitantes de alguna otra esquina. Cuán frecuentes sus malentendidos, cuán ávidos están de matarse los unos a los otros, cómo de fervientes son sus odios. Nuestras posturas, nuestra importancia imaginaria, la ilusión de que ocupamos una posición privilegiada en el Universo... es desafiada por este punto de luz pálida.

Nuestro planeta es una solitaria mancha en la gran y envolvente penumbra cósmica. En nuestra oscuridad —en toda esta vastedad—, no hay ni un indicio de que vaya a llegar ayuda desde algún otro lugar para salvarnos de nosotros mismos. La Tierra es el único mundo conocido hasta ahora que alberga vida. No hay ningún otro lugar, al menos en el futuro próximo, al cual nuestra especie pudiera migrar. Visitar, sí. Asentarnos, aún no. Nos guste o no, por el momento la Tierra es donde tenemos que quedarnos. Se ha dicho que la astronomía es una formadora de humildad y carácter. Quizás no hay mejor demostración de la soberbia humana que esta imagen distante de nuestro minúsculo mundo. Para mí, subraya nuestra responsabilidad de tratarnos más amablemente los unos a los otros y de preservar y apreciar el pálido punto azul, el único hogar que hemos conocido.

Si no has podido encontrar nuestro planeta en la foto del Voyager 1, a la izquierda tienes una pista.

Y para despedirnos os recomendemos muy sinceramente visionar la serie original Cosmos: Un Viaje Personal, así como sus secuelas protagonizadas por el discípulo y continuador de Sagan, Neil deGrass Tyson (a quien ya dedicaremos su propio artículo): Cosmos: Una Odisea en el Espacio-Tiempo y Cosmos: Mundos Posibles. Así como cualquiera de los libros de Sagan: El Cerebro de Broca, Cosmos, Sombras de Antepasados Olvidados, Un punto azul pálido, El Mundo y sus Demonios: la Ciencia como una luz en la oscuridad o cualquier otro que caiga en vuestras manos.

Científicas, Matemáticas y Astrónomas: Hypatia de Alejandría.

Hoy nos gustaría comenzar una serie de artículos para presentar a grandes científicas de la historia. Las mujeres científicas, matemáticas, físicas, químicas, astrónomas... como en tantos aspectos de la vida, han sido, en el mejor de los casos, minusvaloradas o presentadas como excepción; cuando en realidad la contribución de las mujeres a la Ciencia es simplemente inconmensurable, ya que no podremos nunca llegar a saber toda la verdad tras los progresos científicos de los hombres. Pero lo poco que sabemos nos puede dar una idea... Inauguramos la serie con una de nuestras científicas favoritas: la gran Hypatia.

Retrato ficticio de Hypatia
por Jules Maurice Gaspard

Hipatia o Hypatia (en griego: Υπατία) nació en 370 (según algunos historiadores en 355) en la ciudad egipcia helénica de Alejandría durante el apogeo de la crisis de finales del siglo IV. El Imperio Romano se divide definitivamente entre Oriente y Occidente, el cristianismo ocupa el poder en ambos y se extiende por las provincias que se convierten en campo de batalla entre las diversas facciones cristianas. La rivalidad entre Alejandría y Constantinopla para erigirse en líderes de Oriente acaba con la separación de la iglesia de Egipto de la de Oriente; mientras que los paganos son perseguidos sin piedad.

Una época, por tanto, terrible para que una mujer intentara aprender ciencia, filosofía, matemáticas y astronomía. Sin embargo, esto mismo fue lo que hizo Hypatia. Su padre, Teón de Alejandría, era matemático y astrónomo, y trabajaba en la biblioteca sucesora de la mítica Gran Biblioteca de Alejandría que se perdió en el año 48 a.n.e. Teón decidió educar a su hija en todas las disciplinas del saber, así como inculcar en ella la pasión por el conocimiento. Teón se sintió muy orgulloso de que su hija le superara en todos los aspectos.

Hypatia estudió historia, religiones, oratoria, filosofía, pedagogía... Viajó a Atenas y Roma, y de vuelta en Alejandría convirtió su casa en un lugar de enseñanza al que acudían sabios y estudiantes de todo el Imperio. Entre ellos se contaba a Sinesio de Cirene -luego obispo cristiano y al que debemos gran parte de la información que tenemos sobre su Maestra-, y Hesiquio el Hebreo -que también dejó escritos donde da cuenta de las actividades de la excepcional hija de Teón. 

Sin embargo nada de esto sirvió para evitar su trágico destino. Hypatia era pagana y neoplatónica; y tras la muerte del emperador Juliano, los días de la filosofía y las religiones paganas estaban contados. A pesar de ello, Hipatia no consintió en convertirse al cristianismo, y no hizo caso de los consejos que su alumno Orestes, ya por entonces Prefecto Romano, le daba en este sentido para salvar su vida. Hypatia, la científica, la pensadora, la mujer, era, a ojos de los cristianos, simplemente una bruja.

Ilustración de la muerte de Hypatia, por Louis Figuier para su Historias de eruditos famosos 1866

En 412 Cirilo de Alejandría fue nombrado Patriarca de la ciudad egipcia (título que solo obtenían además los primados cristianos de Constantinopla, Jerusalem y Roma -en el caso romano se empezó a utilizar el nombre de papa-). Cirilo, más tarde hecho santo por la iglesia católica, fue un fanático que pasó su vida combatiendo contra los paganos y cristianos de otras creencias (estaba especialmente obsesionado con la secta cristiana de los nestorianos) y fue, con toda probabilidad, el instigador y principal responsable de la muerte de Hypatia.

El hecho es que en marzo de 415, un grupo de monjes de la iglesia de San Cirilo de Jerusalén apresaron a Hypatia, la desnudaron, la golpearon y la arrastraron por toda la ciudad hasta llegar al templo Cesáreo, donde la mataron cortando su piel y su cuerpo con conchas de ostras. Tras su muerte, descuartizaron su cuerpo y lo quemaron. Estos hechos están recogidos por el obispo de Egipto Juan de Nikio, del siglo VII. Orestes, como Prefecto de Roma, inició una investigación sobre la muerte de su maestra y al poco tiempo él mismo tuvo que abandonar su cargo y huir de la ciudad para salvar la vida.

En cuanto a las contribuciones de Hypatia a la ciencia, en realidad debemos decir que fue más una maestra y divulgadora que una descubridora. Cierto es que vivió una época muy difícil para poder profundizar en cualquier descubrimiento, y más siendo mujer; una época en que la Ciencia empezaba a ser considerada como enemiga de la religión dominante

De todas formas algunos de sus trabajos han llegado hasta nosotros, por ejemplo sus correcciones al Libro III del Almagesto, tratado astronómico escrito por Ptolomeo en el siglo II. Es posible que llegara a publicar comentarios a los 9 libros del tratado. También escribió anotaciones y correcciones a la Arithmetica de Diofanto de Alejandría, uno de los grandes matemáticos de la época que es considerado el padre del Álgebra; y comentarios a los trabajos sobre secciones cónicas de Apolonio de Perge entre otros escritos.

Por testimonios de sus discípulos sabemos que inventó un método para construir un astrolabio plano,  un procedimiento para destilar agua, un hidrómetro para medir la densidad de los líquidos y un aparato para medir el nivel del agua.

Hypatia fue la última gran neoplatónica y su muerte es un símbolo del oscurantismo que atenazaría Europa durante mil años. La figura de Hypatia, en cuanto a su cualidad de ser humano, filósofa, científica y mujer es de una grandeza difícilmente apreciable. En el capítulo final de su magna obra, Cosmos: A Personal Voyage, Who Speaks for Earth? Carl Sagan recuperó la memoria de Hypatia como símbolo de la razón destruida por la locura de los hombres.

Carl Sagan sobre Hypatia