¿En qué momento de la historia se dieron cuenta los científicos de que la Tierra está hecha de polvo de estrellas explotadas y quién estuvo involucrado en el descubrimiento?

Este artículo de Wikipedia ofrece una buena descripción: Nucleosíntesis estelar – Wikipedia. Pero la pregunta necesita un poco de desempaquetado.

La Tierra no está hecha exactamente de “polvo de estrellas explotado”. Muchos de los objetos que entraron no eran “polvo”. Algunas deben haber sido rocas muy grandes, muchos miles de millones de toneladas. Algunos podrían considerarse grandes pepitas de oro. Pero los cosmólogos tienden a etiquetarlo todo como “polvo”. Además, no todo proviene de estrellas explotadas. Indudablemente, algo de hidrógeno primordial (por ejemplo) llegó al planeta, combinándose químicamente con otros elementos producidos por estrellas como el oxígeno. Y, como todos hemos escuchado recientemente, los elementos muy pesados ​​probablemente provienen de colisiones de estrellas de neutrones (y quizás otros mecanismos de alta energía). Pero la mayor parte provino de supernovas. Esa es nuestra historia científica actual, y tiene sentido.

La primera persona en postular que la Tierra se formó a partir del polvo cósmico, que yo sepa, fue Thomas Wright, 1750. Sus ideas fueron popularizadas por Immanuel Kant, 1755. No sabían nada sobre el papel de las estrellas, pero fueron un primer paso importante. Arthur Eddington, 1920, mencionó por primera vez la idea de que se formaron elementos más pesados ​​en las estrellas. Pero IIRC no lo pensó en relación con la Tierra. Hans Bethe hizo la idea mucho más precisa en 1939. Pero Fred Hoyle, 1954, fue el primero en afirmar seriamente que todos los elementos más pesados, hasta el hierro, provenían de supernovas.

En algún lugar durante esas décadas, surgió la idea de que el Big Bang había producido solo hidrógeno y helio (y un poco de deuterio y litio), por lo tanto, el “polvo de estrellas en explosión” debe ser responsable de los elementos de la Tierra. Aunque Hoyle, por supuesto, no era un Big-Banger, estoy seguro de que tenía esto en mente para 1954. Apuesto a que también se le ocurrió a Gamow antes. Eddington fue capaz de hacerlo en 1920, dando uno de sus salvajes saltos de especulación. De todos modos, en algún lugar entre 1930 (Lemaitre) y 1954, probablemente sería la respuesta a su pregunta. La idea estaba “en el aire”, se le ocurrió a muchas personas casi simultáneamente. Pero si tuviera que dar crédito a alguien, sería Hoyle.

Me temo que fue más fácil para mí reunir esto en forma puntual, así que me disculpo por la legibilidad. Aquí hay una breve línea de tiempo.

1905 -Albert Einstein (nacido en Alemania, educado en Suiza, físico alemán / estadounidense)

  • Publicó su Teoría especial de la relatividad . Fue solo en una adición al documento tres meses después que Einstein expresó explícitamente su principio de equivalencia de energía de masa, [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas].

1920 – Arthur Eddington (físico inglés)

  • Primero especuló que las estrellas funcionan uniendo hidrógeno en helio. Se dio cuenta de que un átomo de helio pesaba un poco menos de cuatro átomos de hidrógeno a pesar de que estaba compuesto esencialmente por cuatro núcleos de hidrógeno. Basado en la ecuación de Einstein, Eddington entendió que la diferencia en la masa debe ser el resultado de la liberación de energía, iniciando así la idea de nucleosíntesis en las estrellas. En ese momento, estimó que una estrella tenía cinco por ciento de hidrógeno en su nacimiento. Además propuso que las estrellas podrían producir elementos más pesados ​​para generar más calor. Consulte ” La Constitución interna de las estrellas ” (abre .pdf). Durante un eclipse solar el año anterior, fue el primero en encontrar evidencia de observación para la Teoría general de la relatividad de Einstein publicada en 1915.

1925 – Cecilia Helena Payne (astrofísica estadounidense nacida en Gran Bretaña)

  • En su doctorado. tesis ” Atmósferas estelares: una contribución al estudio observacional de la alta temperatura en las capas reversibles de estrellas ” (haga clic en “artículo completo de revista arbitrada” para abrir .pdf) Payne fue la primera en interpretar adecuadamente el espectro de las estrellas como muestra que estaban hechos principalmente de hidrógeno y helio. La creencia general en ese momento era que la composición de las estrellas era similar a la Tierra y que “la Tierra se originó a partir de las capas superficiales del Sol”. Consciente de su condición de mujer que intentaba ingresar al campo de la física, minimizó su resultado como ” espurio “, concluyendo que ” la enorme abundancia derivada de estos elementos en la atmósfera estelar es casi seguro que no es real “. Su trabajo posterior ayudó a confirmar que la composición del Universo es principalmente hidrógeno y helio.

1939 Hans Bethe (físico estadounidense nacido y educado en Alemania)

  • Estableció el mecanismo en estrellas para generar calor fusionando hidrógeno en helio. También describió el proceso estelar que es responsable de la formación de carbono, oxígeno y nitrógeno, aunque pensó que estos elementos eran transitorios y meros catalizadores que las estrellas no podían ” acumularse ” en ninguna cantidad. Llegó a la conclusión de que todos los elementos más pesados ​​que el helio deben haber existido cuando se formó la estrella. “Ver” Producción de energía en estrellas “(abre .pdf).

1946 Fred Hoyle (astrónomo británico)

  • Se demostró que el hierro se formaría en estrellas en grandes cantidades. Consulte su artículo ” La síntesis de los elementos del hidrógeno ” (haga clic en “artículo de revista completo” para abrir .pdf).

1948: Ralph Alpher (estudiante graduado de cosmólogo estadounidense) y George Gamow (físico estadounidense nacido y educado en Ucrania / Unión Soviética)

  • Publicó el documento seminal Alpher-Bethe-Gamow . Bethe no estaba realmente involucrado, pero a Gamow le gustaba que sonara como “alfa beta gamma” o “αβγ”. En su artículo, ” El origen de los elementos químicos “, (se abre .pdf). Alpher y Gamow propusieron que la nucleosíntesis tuviera lugar en el momento del Big Bang. Sus cálculos finalmente llevaron a la conclusión de que el universo primitivo habría sido aproximadamente 75% de hidrógeno y 25% de helio, la misma composición observada por Cecilia Payne a través de sus estudios espectroscópicos. Sin embargo, también creían que todos los demás elementos también se formaron en el Big Bang. Para hacer este descubrimiento, utilizaron lo último en alta tecnología, las computadoras.

1950 – Fred Hoyle, William Fowler (físico estadounidense), Margaret y Geoffory Burbidge (astrofísicos estadounidenses nacidos y educados en Gran Bretaña)

  • Formó un grupo de trabajo bajo Hoyle para estudiar la nucleosíntesis y los orígenes de todos los elementos.

1954 Fred Hoyle

  • Demostró que los elementos entre el carbono y el hierro en la tabla periódica podrían generarse en estrellas masivas antes de que explotaran como supernovas. Su artículo se tituló “Sobre las reacciones nucleares que ocurren en estrellas muy calientes: la síntesis de elementos desde el carbono hasta el níquel” (haga clic en “artículo de revista completo” para abrir .pdf).

1957 Margaret y Geoffory Burbidge, William Fowler y Fred Hoyle

  • Este grupo, como se estableció anteriormente, publicó un trabajo de 104 páginas titulado ” Síntesis de los elementos en las estrellas “, (se abre .pdf), también conocido como el documento [math] B ^ 2FH [/ math]. Propuso todos los elementos por encima del litio (tercero en la tabla periódica) y hasta el uranio (el elemento natural más pesado) debe haberse sintetizado en las estrellas, y no en el Big Bang. Además, propuso que estos elementos se distribuyan por todo el universo a medida que las estrellas mueren. Presentaron la física de varios procesos que permitirían que esto suceda, originando formalmente el campo de la nucleosíntesis estelar.Parte de la confirmación de esto provino de estudiar la metalicidad , o porcentaje de elementos pesados ​​en las estrellas, y trazarlo contra la edad del universo cuando Nacieron las estrellas.

La teoría moderna de acreción de la formación planetaria se originó en el siglo XVIII y se ha perfeccionado a medida que se dispone de más datos.

Formación y evolución del Sistema Solar – Wikipedia

La formación de elementos pesados ​​dentro de las estrellas (nucleosíntesis estelar) data de 1957:

Papel B2FH – Wikipedia