¿Estamos hechos del material de una estrella o más estrellas?

[T] su coincidencia permitió a las estrellas en las últimas etapas de sus vidas convertir el helio en carbono, oxígeno y la mayoría de los otros átomos de los que estamos hechos. [...] [W] estamos hechos de material estrella.

^{Max Tegmark, Nuestro universo matemático: mi búsqueda de la naturaleza última de la realidad , pág. 64}

Suponiendo que el Sol no está en las últimas etapas de su vida, leí que estamos hechos principalmente de polvo de estrellas, pero no de polvo solar. Más bien, aparentemente estamos hechos principalmente de átomos producidos por estrellas anteriores (ahora muertas y enterradas).

Mi pregunta es si es probable que haya una estrella predecesora inmediata (productora de carbono) en el Sistema Solar, o si es probable que el Sistema Solar tenga más de una (quizás muchas) "estrellas madre" (productoras de carbono). (Y, parece que también hay una tercera "posibilidad": que la acumulación de, digamos, carbono requiere más de una generación de estrellas). ¿Cuál es la historia (hola) aquí?

La historia presolar precisa no se conoce. Trataré de contar una historia probable al revés en el tiempo.

Nuestro sol probablemente tiene hermanos y hermanas diseminados por la Vía Láctea. Más atrás en el tiempo, nuestro sol probablemente era parte de un cúmulo estelar abierto como las Hyades . Los cúmulos estelares abiertos no son estables y expulsan estrellas durante cientos de millones de años. ( Más sobre los intentos de encontrar a los hermanos de Sun ).

Tales cúmulos estelares generalmente se forman en nebulosas como la Nebulosa de Orión . Las nebulosas densas generalmente contienen estrellas de corta duración con múltiples masas solares, que generalmente terminan como supernova , agregando átomos pesados ​​a la nebulosa y al medio interestelar circundante . Nuestro sol es rico en átomos pesados, fácil de detectar en líneas espectrales de la luz solar o en el viento solar; esos átomos no pueden haberse formado en el sol, porque su núcleo aún no está lo suficientemente caliente como para formar estos elementos; algunos nunca se formarán al sol. La Tierra se compone principalmente de elementos químicos más pesados ​​que el helio. Las estrellas como nuestro sol, ricas en elementos pesados, se llaman estrellas de población I(Los astrónomos llaman a todos los elementos químicos además del hidrógeno y el helio). Las estrellas de la población I (y la Tierra) solo pueden haberse formado, al menos en partes, a partir de restos de supernova. Las viejas estrellas, nacidas en una época, cuando nacieron los predecesores inmediatos de nuestro sol, todavía se pueden encontrar en la Vía Láctea. Se llaman estrellas de la población II. Contienen menos material hecho de elementos pesados ​​que nuestro sol, pero aún más de lo que proporciona el Big Bang. Por lo tanto, debe haber existido incluso estrellas más antiguas, llamadas estrellas de población III.

Las supernovas también pueden desestabilizar el medio interestelar debido a los frentes de choque, lo que eventualmente conduce al colapso local, especialmente de las nebulosas.

Los granos presolares siguen lloviendo en la Tierra; "Los elementos en estas partículas se hicieron en diferentes momentos (y lugares) a principios de la Vía Láctea".

Con esto, la respuesta probable a la pregunta es que probablemente constemos de restos de varias supernovas y de varias generaciones de supernovas.

Es muy poco probable que estemos hechos de cosas de una sola estrella. La razón más simple para esto, es que tenemos oro en la tierra. El oro es (creemos) creado por la colisión de dos estrellas masivas (probablemente estrellas de neutrones).

Si solo hubiera un predecesor del sol, sería extremadamente probable que toda su masa aún estuviera cerca. La masa total de todo el sistema solar es demasiado pequeña para haberse formado, por ejemplo, níquel y cobre en cualquier cantidad notable. Tendría que tener una estrella de aproximadamente 5 veces la masa del sistema solar. Esa masa no se va.

Podría, por supuesto, especular que un par de estrellas de neutrones en 2-3 veces el sistema solar inicialmente creó todo, luego se dividió en alrededor de 2-3 sistemas solares diferentes. Pero tenemos una gran cantidad de elementos químicos como el hidrógeno y el helio en el sol, que no habría muchas estrellas de neutrones (debido a que debió haberse fusionado con elementos más pesados).

Todas las estrellas pasan por algunas etapas desde su inicio hasta su muerte:

Inicialmente, la teoría es que el hidrógeno era el elemento químico predominante. Es el elemento químico "más simple". Cuando el helio se comprime, debido a la gravedad de una estrella, su temperatura aumentará. Una vez que alcanza alrededor de 10 millones de grados, comienza la fusión. La fusión de hidrógeno crea helio.

El helio, al ser más pesado que el hidrógeno, se hundirá en el centro de la estrella. Más tarde, tendrá fusión de helio, si la estrella es lo suficientemente masiva como para comprimirlo lo suficiente. El helio generará oxígeno y carbono.

Una estrella muy masiva, múltiples soles en masa, es capaz de fusionar oxígeno y carbono, lo que crea muchos elementos químicos diferentes; neón, sodio, magnesio, azufre y silicio. Las reacciones posteriores transforman estos elementos en calcio, hierro, níquel, cromo, cobre y otros.

Eventualmente, muchas estrellas explotarán en una supernova. En ese proceso, muchos de estos materiales serán expulsados ​​al espacio, donde se reunirán nuevamente debido a la gravedad.

El sol probablemente se creó en un universo desordenado, donde el hidrógeno y quizás el helio se unieron en una región donde había muchos de estos otros elementos químicos.

Fuentes:

• http://curious.astro.cornell.edu/supernovae.php , http://www.enchantedlearning.com/subjects/astronomy/stars/fusion.shtml : las estrellas deben poder fusionar elementos progresivamente más pesados.
• http://www.cfa.harvard.edu/news/2013-19 - Oro creado por colisión de estrellas de neutrones.

La respuesta corta es: estamos hechos de las "cosas" aportadas por muchas estrellas. El medio interestelar a partir del cual se formó el sistema solar se enriqueció con todo tipo de elementos sintetizados en generaciones anteriores de estrellas. La mayoría de los elementos pesados ​​se forman e inyectan en el ISM en una explosión de supernova de una estrella masiva.