Hidrógeno y helio en las estrellas
¿Cuál es la razón de que el hidrógeno y el helio sean los elementos más abundantes del universo? appeared originally on Quora: the place to gain and share knowledge, empowering people to learn from others and better understand the world.
Los átomos de hidrógeno son sólo protones. Los protones son las únicas partículas compuestas estables que pueden formarse a partir de quarks. Así que una vez que el universo primitivo es lo suficientemente frío como para que los quarks entren en estados ligados, acabas teniendo muchos protones, es decir, mucho hidrógeno.
Pero no sólo protones. Todavía hay mucho exceso de energía disponible, por lo que también se forman neutrones, que requieren un poco más de energía que los protones. Los neutrones libres no son estables: decaen con una vida media de unos 10 minutos, pero eso es casi como una eternidad comparado con el hecho de que todavía estamos dentro de la primera fracción de segundo de la existencia del universo.
Ahora bien, estos protones y neutrones rebotan unos contra otros y a veces se pegan. Una analogía burda pero aplicable: coge un montón de pelotas de goma duras, hazlas pegajosas y échalas en una caja grande. Si agitas la caja con fuerza, las pelotas rebotarán como locas, sean o no pegajosas. Pero si sólo se agita la caja con suavidad, las pelotas empezarán a pegarse y permanecerán pegadas; a veces, se verá un par o un triplete de pelotas rebotando (suavemente) como una unidad, sin separarse.
Hidrógeno y helio combinados
Molécula primitiva: Espectro de HeH+ observado con GREAT a bordo de SOFIA hacia la nebulosa planetaria NGC 7027. En la imagen subyacente de la cámara Hubble/NICMOS se aprecia muy bien la zona de transición entre la región HII ionizada (blanco-amarillo) y la envoltura fría (color rojo). Es en este frente de ionización donde se forma el HeH+ (marcado por un concepto artístico de la estructura molecular). El área del cielo cubierta por el instrumento GREAT, con un tamaño de 14,3 arcosec, incluye la mayor parte de la emisión de la nebulosa. La anchura de la línea espectral del perfil del HeH+ está determinada por el movimiento de la envoltura en expansión.
Molécula temprana: Espectro de HeH+ observado con GREAT a bordo de SOFIA hacia la nebulosa planetaria NGC 7027. En la imagen subyacente de la cámara Hubble/NICMOS, es bien visible la zona de transición entre la región HII ionizada (blanco-amarillo) y la envoltura fría (color rojo). Es en este frente de ionización donde se forma el HeH+ (marcado por un concepto artístico de la estructura molecular). El área del cielo cubierta por el instrumento GREAT, con un tamaño de 14,3 arcosec, incluye la mayor parte de la emisión de la nebulosa. La anchura de la línea espectral del perfil del HeH+ está determinada por el movimiento de la envoltura en expansión.
¿De qué están hechos el hidrógeno y el helio?
R: Inmediatamente (mucho menos de un segundo) después del Big Bang, el universo era demasiado caliente y demasiado denso para que se formaran elementos. El hidrógeno no apareció hasta que el universo se extendió -y posteriormente se enfrió- lo suficiente como para que se formaran los primeros protones y neutrones, y posteriormente los átomos simples.
Entre 10-12 y 10-6 segundos después del Big Bang, se formaron los neutrinos, los quarks y los electrones. Los protones y neutrones comenzaron a formarse poco después, entre 10-6 y 1 segundo después del Big Bang. Unos 3 minutos después del Big Bang, las condiciones se enfriaron lo suficiente como para que estos protones y neutrones formaran núcleos de hidrógeno. Esto se llama la era de la nucleosíntesis. Algunos de estos núcleos también se combinaron para formar helio, aunque en cantidades mucho menores (sólo un pequeño porcentaje). Pero después de unos 20 minutos, la nucleosíntesis terminó y no se pudieron formar más núcleos.
El problema en este punto era que los electrones no podían permanecer en órbita alrededor de ningún núcleo atómico debido al inmenso calor y la radiación que aún inundaban el universo. Poco después de que se formara cualquier átomo neutro (los átomos neutros simplemente contienen el mismo número de protones y electrones, y por lo tanto no llevan ninguna carga global), fueron destrozados de nuevo por la radiación energética.
Cuánto del universo es hidrógeno
Laura GeggelEditorLaura es la editora de arqueología/historia y de Life’s Little Mysteries en Live Science. También informa sobre ciencia general, incluida la arqueología y la paleontología. Su trabajo ha aparecido en The New York Times, Scholastic, Popular Science y Spectrum, un sitio sobre la investigación del autismo. Ha ganado varios premios de la Sociedad de Periodistas Profesionales y de la Asociación de Editores de Periódicos de Washington por sus reportajes en un semanario cercano a Seattle. Laura es licenciada en literatura inglesa y psicología por la Universidad de Washington en San Luis y tiene un máster en redacción científica por la Universidad de Nueva York.