Mire los ingredientes en el tubo de la pasta de dientes, puede leer algo como “el fluoruro de sodio es”. Probablemente sepa que el flúor es importante para la salud de los dientes. Fortalece el esmalte, La capa protectora dura alrededor de un diente y, por lo tanto, ayuda a prevenir las caries.

Es posible que no piense profundamente en la pasta de dientes. Pero como todo lo demás en la Tierra, desde lo sublime hasta lo ordinario, el flúor, y la historia de una sonrisa, tiene un origen cósmico. Ahora, mis colegas y yo tenemos Publicado un artículo Astronomía natural Arroja un poco de luz.

Casi todos los elementos naturales de la historia del universo fueron creados hace mucho tiempo. El hidrógeno es el elemento más antiguo: se formó 14 mil millones de años después del Big Bang. A los pocos minutos del Big Bang, los elementos ligeros Helio, deuterio y litio También fueron creados en un proceso llamado Nucleosíntesis del Big Bang. Desde entonces, todos los demás elementos se han ido forjando en los procesos asociados a él. Vida y muerte de estrellas. Pero esas estrellas no siempre están alrededor.

¿Consideras la apariencia cósmica de tu pasta de dientes cuando te cepillas los dientes? Crédito de la foto: Pixabay

Todavía no sabemos exactamente cuándo se quemaron las primeras estrellas del universo, pero casi nunca sucedió. 100 millones de años después del Big Bang. Antes de esto, el universo estaba lleno de una niebla de hidrógeno mezclada con un objeto misterioso e invisible llamado materia oscura de los astrónomos.

Esta niebla no era suave, sino ondulada, era un poco densa en algunos lugares. Estas regiones comenzaron a formar las primeras galaxias en contraerse o “colapsar” debido a la gravedad. Donde el gas era lo suficientemente denso, las estrellas encendían e iluminaban el universo.

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Los siguientes miles de millones de años son períodos de rápido crecimiento: la tasa de formación de estrellas en el universo alcanzó su punto máximo hasta que alcanzó su punto máximo hace entre 8 y 10 mil millones de años. Desde ese “mediodía cósmico”, la tasa general de formación de estrellas en el universo ha ido disminuyendo. Es por eso que los astrónomos están tan interesados ​​en las primeras etapas de la historia del universo: lo que sucedió luego dio forma a lo que vemos a nuestro alrededor hoy.

Aunque tenemos mucha información sobre cómo el crecimiento de las galaxias “aumentó” en términos de su formación estelar, tenemos relativamente poca información sobre su evolución química en los primeros días. Esto es importante porque cuando las estrellas viven y mueren, los elementos que producen se encuentran dispersos por toda la galaxia y más allá. Años más tarde, algunos de esos elementos podrían formar nuevos planetas como el nuestro.

El fluoruro fue formado por estrellas Wolf-Riot, donde se ve en la Vía Láctea por el Telescopio Espacial Hubble. NASA / Judy Schmidt, CC BY-SA

Evolucion rapida

Observamos una galaxia distante llamada NGP-190387 Atacama gran matriz milimétrica / submilimétrica – Un telescopio que detecta luz con una longitud de onda de aproximadamente un milímetro. Esto le permite ver la luz emitida por el polvo y el gas fríos en galaxias distantes. Los datos revelaron algo inesperado: una caída de la luz en una longitud de onda de exactamente 1,32 milímetros. La molécula de fluoruro de hidrógeno que comprende el átomo de hidrógeno y el átomo de flúor corresponde exactamente a la longitud de onda a la que se absorbe la luz (teniendo en cuenta el cambio de longitud de onda provocado por la expansión del universo).

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La falta de luz indica la presencia de nubes de gas fluoruro de hidrógeno en la galaxia. Se necesitaron más de 12 mil millones de años para que esta luz nos llegara, y vemos una galaxia que existía cuando el universo tenía 1.400 millones de años.

Esto es emocionante porque proporciona información sobre cómo las galaxias se enriquecieron con elementos químicos poco después de su formación. Incluso en este período temprano, podemos ver que NGP-190387 tenía altos niveles de flúor. Aunque hemos observado otros elementos en galaxias distantes como carbono, nitrógeno y oxígeno, esta es la primera vez que se detecta flúor en una galaxia que forma una estrella tan lejana. Si pudiéramos observar los diferentes elementos en las primeras galaxias, nuestra comprensión del proceso de enriquecimiento químico en ese momento sería mejor.

Sabemos que el flúor se puede producir de muchas formas diferentes: por ejemplo, explosiones estelares llamadas supernovas y algunas “Rama gigante sintomática” Estrellas: las estrellas supergigantes rojas, que han quemado la mayor parte de su hidrógeno y helio en sus centros y ahora están infladas, se acercan al final de sus vidas.

Las muestras de cómo se forman los elementos en las estrellas y supernovas pueden decirnos cuánto flúor esperar de estas fuentes. Descubrimos que había un exceso de flúor en NGP-190387 que no podía explicarse solo por supernovas y estrellas de ramas gigantes asintomáticas. Se requirió evidencia adicional, y este es otro tipo de estrella llamada A Wolf-Riot. Las estrellas Wolf-Rayet son muy raras; por ejemplo, solo hay unos pocos cientos en la Vía Láctea. Pero son serios.

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Galaxias antiguas vistas por el telescopio espacial Hubble. Crédito de la foto: NASA / ESA

Las estrellas Wolf-Rayet son una fase en el ciclo de vida de las estrellas más grandes, diez veces más masivas que nuestro Sol. Hacia el final de su corta vida, estas estrellas queman helio en sus centros y brillan millones de veces más que el sol. Inusualmente, las estrellas Wolf-Rayt pierden sus envolturas de hidrógeno a través de fuertes vientos, exponiendo el núcleo de helio. Eventualmente explotarán en dramáticas erupciones de supernovas de colapso central. Si agregamos a nuestro modelo la cantidad de flúor esperada de las estrellas Wolf-Rayet, finalmente podemos calcular la luz más baja de NGP-190387.

Esto se suma a la creciente colección de evidencia que muestra que el crecimiento de las galaxias en el universo temprano fue sorprendentemente rápido: el frenesí de la formación de estrellas y el enriquecimiento químico. Esos procesos sientan las bases para el universo que nos rodea hoy, y este trabajo proporciona una nueva perspectiva sobre la astronomía integral que se desarrolló hace 12 mil millones de años.

Pero lo importante es que demuestra que la historia de tu sonrisa es tan antigua como el tiempo.

James Keach Es profesor de astronomía en la Universidad de Hertfordshire y miembro de la Royal Society University.

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