L'estrella de Przybylski és feta de sal de l'Himàlaia?

Nucleosíntesi

És un lloc comú afirmar que els elements químics provenen de les estrelles. Aquesta afirmació és certa per a la major part d'elements per bé que els darrers, del 100 en endavant, han estat sintetitzats a la Terra i no se n'han vist rastres a la resta de l'univers. En un breu resum de la nucleosíntesi, és a dir, la formació dels nuclis dels àtoms, hi veiem diferents etapes. Resumirem tota la vida de l'univers en quinze ratlles (Giménez 2019). A la taula periòdica adjunta es pot veure l'origen de cada element, tal com se suposa avui que va ser (figura1).

Primer fou la física nuclear. Al big bang, sense estructures definides, es produeix la nucleosíntesi primordial: en refredar-se la sopa de quarks es formen protons i neutrons, que en refredar-se més passen a ser nuclis d'hidrogen, deuteri i heli (en la taula, són els elements "Big Bang", en taronja) i també es creen miques de Li, Be i B (en verd). Tot això succeeix en els primers vint minuts d'existència. En anar-se refredant l'univers, aquests nuclis s'agrupen en estrelles... 100 milions d'anys després.

Després es produeix la nucleosíntesi estel·lar, és a dir, dins de les estrelles. Dos nuclis d'hidrogen es fusionen donant heli mitjançant dos mecanismes diferents: la cadena protó-protó (que es dona al Sol i a les estrelles petites; són els elements indicats amb "Small Stars", en vermell), i el cicle CNO, que dona nuclis de C, N i O com a productes intermedis, que es regeneren i tornen al cicle. Això passa a estrelles més massives que el Sol. En la figura adjunta, són els elements indicats per "Large Stars", en groc.

La fusió de l'heli forma nuclis de Be i de C per un procés denominat triple alfa. I quan l'estel envelleix –les gegants vermelles, estadi que el nostre Sol encara no ha assolit– es fusiona el C fins a Ne, Na, Mg, fins a arribar a Fe, que ja és un nucli estable.

Unes quantes estrelles poden seguir evolucionant fins a arribar a ser supernoves. Quan una supernova explota –en pocs segons– els seus nuclis de ferro capten neutrons que, gradualment, van donant tots els elements de la taula periòdica fins a l'urani (elements marcats amb "Supernovae", en blau).

Els elements de nombre atòmic superior al plutoni (Z=94), juntament amb el tecneci (Z=43), són majoritàriament obtinguts per transmutacions radioactives artificials, obra de l'ésser humà. Hi ha també altres mecanismes de formació d'elements, com la fusió d'estrelles de neutrons o l'acció de radiació còsmica.

La violència de l'explosió de la supernova envia tots els nuclis produïts a l'espai en forma de pols interestel·lar que, per col·lapse gravitatori, pot donar lloc a una altra estrella on se seguiran formant elements o a planetes més o menys sòlids, i on podrà començar la química –àtoms i molècules–, la bioquímica –molècules orgàniques–, i la biologia –organismes–. I aquí estem.

Figura 1. Origen dels diferents elements a la naturalesa

Però no tot és tan senzill. Hi ha excepcions notables, i potser la més destacada és l'estrella de Przybylski.

L'estrella de Przybylski

Vaig sentir a parlar d'aquesta estrella ja fa anys, però la torno a tenir present arran d'una conferència a la qual vaig assistir recentment, impartida pel professor Joan Parellada, de la Facultat de Física de la UB.

L'estrella de Przybylski va ser descoberta el 1961 per l'astrònom polonès-australià Antoni Przybylsk, i té el número de catàleg estel·lar HD 101065. És a uns 355 anys llum de la Terra, a la constel·lació de Centaure. Té una magnitud aparent de +8,02.

Fins aquí sembla una estrella de tantes, una dels milers de milions d'estels que hi ha a l’univers. Tanmateix, és un dels objectes estel·lars més estranys que es coneixen. L’examen de la llum que emet permet deduir-ne la composició, com a tots els estels, i els astrònoms es van sorprendre per la presència de molts elements, més que a altres estels. Inicialment es van establir 51 elements diferents (Wegner, Petford 1974) i, posteriorment, molts altres, fins a un total de 76. A la figura 2 es mostren, en groc o en blau clar, els elements detectats d'aquesta estrella. A les referències indicades es detallen les tècniques d’identificació usades, i els valors de l’abundància de cada element, quan s’han pogut determinar.

És molt notable la presència d'elements lantànids, en una abundància de cinc ordres de magnitud superior a la presència a la Terra, i de tres a quatre ordres de magnitud superior a la seva presència al nostre Sol. També hi ha una notable quantitat d'elements radioactius entre l'actini (Z=89) i l'einsteini (Z=99). Molts d'aquests elements, a la Terra, s'han de sintetitzar en reactors nuclears. Aquests elements són de vida mitjana molt curta i la seva presència a l'estrella és un aspecte inexplicat encara. Se suposa que es deriven de les reaccions nuclears de decaïment de l'urani i el tori, potser modificats pel bombardeig de radiació de l'espai exterior. És també molt notable la presència de tecneci –inexistent a la Terra de forma natural, tot i que s'havia detectat a l'espai des de l'any 1951–. També és destacable la presència del prometi (Z=61), del qual n'hi ha poquíssima quantitat al nostre planeta: a tota la Terra se'n calcula una quantitat de 600 g. Crida l'atenció que no s'hi hagin detectat –o com a mínim les referències citades no en parlen– els següents elements, típics de la nucleosíntesi estel·lar: Be, B, P, Ga, Ge, As, Sb i Bi.

L’estrella de Przybylski es classifica com una estrella peculiar, terme que s’aplica a les estrelles que tenen una composició química molt diferent de les habituals. N’hi ha quatre classes principals: estrelles pobres en heli; estrelles de mercuri-manganès; estrelles Ap, amb camps magnètics intensos i línies fortes de Si, Cr, Sr, Eu i altres metalls; i estrelles Am, amb línies fortes de molts metalls, però amb línies febles de Ca i Sc. L’estrella de Przybylski és del tipus Ap.

No hi ha, per ara, una explicació convincent del perquè aquesta estrella té la composició que té.

Però baixem a la Terra.

Figura 2. Coincidències entre les composicions qualitatives de l'estrella de Przybylsi i la sal de l'Himàlaia

La sal de l'Himàlaia

Al nostre planeta hi ha una substància tan notable com l'estrella de Przybylski: es tracta de la sal de l'Himàlaia. És ben conegut que al Pakistan hi ha mines de sal: la mina de sal de Khewra, al Panjab, és una de les més grans del món, d'on s'extreu la dita sal rosa de l'Himàlaia –si bé la mina és a un miler de quilòmetres de la serralada–. Aquesta sal procedeix d'evaporites del període càmbric, de fa de 250 a 500 milions d'anys. S'explota des del 1200 dC, però la comercialització a Europa es fa des dels anys 90 del segle XX, i va ser el comerciant Peter Ferreira qui la va introduir a Alemanya inicialment. Es ven molt més cara que la sal de taula habitual, i s'afirma, sense cap evidència científica ni clínica, que té diverses propietats positives per al benestar i la salut, afirmacions reiteradament desmentides pels experts (Hall 2014).

De la sal de l'Himàlaia hi ha una anàlisi química qualitativa feta per la tècnica espectroscòpica habitual i publicada a The Salt Valley (2019), sense cap garantia de veracitat. Aquestes anàlisis han estat desmentides per la Universitat de Clausthal i l'agència de protecció del consumidor de Baviera.

En tot cas, l'anàlisi de The Salt Valley afirma que aquesta sal conté, per ordre alfabètic, els següents elements:

actini, alumini, antimoni, arsènic, àstat, bari, beril·li, bismut, bor, brom, cadmi, calci, carboni, ceri, cesi, clor, cobalt, coure, crom, disprosi, erbi, escandi, estany, estronci, europi, ferro, fluor, fòsfor, franci, gadolini, gal·li, germani, hafni, hidrogen, holmi, indi, iterbi, itri, iode, iridi, lantani, liti, luteci, magnesi, manganès, mercuri, molibdè, neodimi, neptuni, niobi, níquel, nitrogen, or, osmi, oxigen, pal·ladi, plata, platí, plom, plutoni, poloni, potassi, praseodimi, protoactini, radi, reni, rodi, rubidi, ruteni, samari, seleni, silici, sodi, sofre, tal·li, tàntal, tel·luri, terbi, tori, tuli, titani, tungstè, urani, vanadi, zinc i zirconi

En total són 86 elements –són els marcats en blau clar o blau fosc a la taula periòdica de la figura 2–, i sorprèn la presència de diversos elements radioactius com l'actini, el tori, el plutoni o el neptuni. Igualment és notable la presència d'àstat i de franci, els elements menys abundants a la Terra.

Comparació estrella-sal

Una primera comparació qualitativa mostra que hi ha 70 coincidències d'elements presents a l'estrella i a la sal. Són els de fons blau clar de la taula periòdica de la figura 2. Hi ha 9 elements que només són a l'estrella –són els de fons groc–, i tots menys l'heli són radioactius. En canvi, hi ha 16 elements que són només a la sal –són els de fons blau fosc–, i tots menys el Be són semimetalls o no metalls.

És molt improbable que es tracti d'una simple coincidència. Caldria buscar-hi una explicació. Un argument, que pot semblar inversemblant, seria que un tros del nucli de l'estrella hagués vingut com a meteorit fins a la Terra, i, en èpoques remotes, s'hagués incrustat al Pakistan. Molts dels elements radioactius inicialment presents ja haurien decaigut i ja no serien a la sal. És més difícil d'explicar per què hi hauria a la sal de l'Himàlaia els semimetalls i els no metalls, i en particular els halògens. Caldrà seguir investigant...

NOTA

Totes les dades de l'article són certes, en el sentit que totes es poden trobar publicades, i no hi ha res inventat, excepte la hipòtesi final, naturalment, que és un acudit. La comparació de les composicions qualitatives entre l'estrella i la sal no té cap sentit científic: la sal té realment un 98% de clorur de sodi, i en canvi a l'estrella no s'han detectat nuclis de clor.

REFERÈNCIES

(Webs consultades l'octubre del 2019)

Cowley, CR; Ryabchikova,T.; Kupka F.; Bord, DJ; Mathys, G; Bidelman WP (2000) Mon. Not. R. Astron. Soc. 317, 299-309. 

Cowley C. (2000) 

Giménez, X. (2019) "L'origen dels Elements Químics" NPQ 484 3r. trimestre p. 5-12

Hall, Harriett (2014) "Pass the salt" 

The Salt Valley (2014) 

Wegner, G.; Petford A.D. (1974) Mon. Not. R. Astron. Soc. 168, 557-575 

Wikipedia "Sal de l'Himàlaia"