¿Cuántas veces se ha reciclado la materia de nuestro Sistema Solar de estrellas anteriores?

Una forma muy cualitativa de verlo:

1. La Tierra, y por tanto vosotros, estáis formados del mismo material que contribuye a la metalicidad de nuestro Sol .
2. Nuestro Sol es una estrella de la población I, lo que significa que tiene una metalicidad relativamente alta, indicativa de haberse formado después de que las estrellas pesadas y de vida corta de la población II ya hubieran tenido sus grandes explosiones.
3. Las estrellas de la población II se dividen en grupos tempranos y tardíos, y todas son posteriores a las supuestas estrellas de la población III.

De esto concluyo que un número no trivial de los nucleones en su cuerpo han sido parte de algunas estrellas. Tal vez hasta cinco. Como señala Georg, ha habido tiempo para que el camino más prolífico incluya muchas estrellas (¿docenas?).

Ciertamente todo el carbono, nitrógeno, oxígeno y oligoelementos que componen su cuerpo han sido parte de al menos una estrella.

Ninguno de estos hechos arroja mucha luz sobre la historia promedio de membresía estelar de los nucleones que componen su cuerpo.

Las "generaciones" de las estrellas seguramente no están tan claramente separadas como sugieres. Es cierto que el porcentaje de elementos más pesados ​​-o "metalicidad"- va en aumento a medida que las estrellas continúan en su fusión termonuclear. Pero la mayoría de las cosas que quema nuestro Sol siguen siendo hidrógeno, y es el mismo hidrógeno de "generación inicial" que usaban las estrellas anteriores. Las estrellas nacen continuamente y la metalicidad suele ser un poco más alta que la de la estrella anterior.

En la era de la "nucleosíntesis" que terminó unos 3 minutos después del Big Bang, la mayoría de los elementos ligeros se crearon en un equilibrio térmico a las enormes temperaturas "nucleares" que existían en esos momentos. Una buena teoría de la nucleosíntesis predice que la mayoría de los elementos del Universo deberían ser hidrógeno, con una menor cantidad de helio y algunas trazas de litio y otros elementos. Las observaciones confirman que las predicciones son bastante precisas.

Se crearon elementos más pesados ​​en estrellas anteriores. Pero no es correcto sugerir que el Sol está construido "casi en su totalidad" con un material reciclado. Todo lo contrario: es más exacto decir que el Sol está construido principalmente a partir del hidrógeno que se creó en los primeros minutos después del Big Bang, y también está "contaminado" por metales y otros elementos más pesados ​​de las estrellas anteriores. Esas impurezas son importantes para nuestra vida, y la industria, pero no son importantes para la capacidad del Sol para quemar.

Es probable que sea una mezcla complicada, que posiblemente incluya algún material virgen, cuyas nubes ocasionalmente son absorbidas por la galaxia, y algún material que puede tener múltiples reciclajes. Y no todo el material que entra en una estrella reacciona antes de que se elimine, por lo que parte (quizás mucho) del hidrógeno en el sol podría haber estado alguna vez en las capas exteriores de otra estrella. E incluso algunos comienzos de primera generación (pop III) que eran de baja masa aún no han completado sus ciclos de vida, por lo que es solo un caos caótico de gas y polvo que es empujado por la gravedad y los vientos estelares durante miles de millones de años, además de algunos nuevos. gas que ha caído recientemente en la Vía Láctea todo mezclado, pero no tan bien mezclado como para tener una composición uniforme.

Los elementos que componen la mayor parte de la Tierra formaban parte de la nebulosa presolar. Una mezcla similar (aunque no idéntica) de elementos se encuentra en el material meteorítico, que se cree que representa con mayor precisión las abundancias medias de esa nebulosa (menos los volátiles) y, de hecho, también concuerda con los patrones de abundancia en el Sol.

Hay granos de material atrapados dentro de estos meteoritos que consisten en sólidos que ya estaban presentes en el material presolar. Estos son importantes porque se pensaba que estos granos se habían formado en eventos estelares individuales y se pueden estudiar sus composiciones isotópicas. Estos nos dicen que el Sol se formó a partir de material que ha estado dentro de muchas estrellas diferentes de diferentes tipos.

Los cálculos de evolución estelar y nucleosíntesis nos cuentan la misma historia. Por ejemplo, aunque la mayor parte de nuestro oxígeno se produjo en estrellas masivas que sufrieron un colapso de supernova en el núcleo, tales eventos no producen mucho carbono. La relación C/O nos dice que la mayor parte de nuestro carbono proviene de los vientos de las estrellas AGB de masa intermedia. Los elementos pesados ​​como el uranio se producen predominantemente en las supernovas (aunque el pensamiento actual es que la fusión de estrellas binarias de neutrones puede ser un factor importante), pero otros como el bario no lo son.

Los detalles de cuántas generaciones han precedido al Sol y la Tierra no tienen una respuesta única. Gran parte (quizás más del 90%) del hidrógeno solar y el helio podrían ser prístinos; algunos habrán pasado por más de una estrella. Los elementos más pesados ​​(salvo algo de litio) habrán pasado por al menos una estrella. El hecho de que tengamos elementos del proceso s como Ba, La y Ce, que se forman por captura de neutrones en elementos con pico de hierro, nos dice que han pasado por al menos dos estrellas.

Sin embargo, estos son grandes subestimaciones. La mezcla en el medio interestelar es razonablemente efectiva. El material arrojado por las supernovas y los vientos estelares hace entre 5 y 12 mil millones de años ha tenido mucho tiempo para mezclarse en toda la Galaxia antes del nacimiento del Sol. Las inestabilidades de turbulencia y cizalladura deberían distribuir material en escalas de longitud galáctica en mil millones de años o menos ( Roy & Kunth 1995 ; de Avillez & Mac Low 2003 ), aunque las faltas de homogeneidad locales asociadas con eventos recientes cercanos pueden persistir durante$10^{8}$años. Si este es el caso, entonces el Sol es el producto de la$\sim$mil millones de estrellas que murieron antes de que naciera.

Hay tres poblaciones generales de estrellas, según su metalicidad , que es la abundancia de elementos pesados ​​en su atmósfera. Esa abundancia es un indicador de la abundancia de elementos pesados ​​de la nube inicial que dio origen a la estrella.

Así que tenemos estrellas de Población I que son ricas en metales, Población II que son pobres en metales y Población III que no tienen metales. Las estrellas de la Población III son las primeras estrellas que se formaron en nuestro universo y debieron ser muy masivas y vivir. La población II son la segunda generación de estrellas que crearon los elementos más pesados. Finalmente, las estrellas de Población I son las estrellas creadas más recientemente que también tienen elementos más pesados ​​que se crearon en las estrellas de Población II. Nuestro Sol es una estrella de Población I, por lo que, en cierto sentido, el Sol es una estrella de tercera generación. Teniendo en cuenta la edad del universo y el tiempo de vida promedio de las estrellas más masivas que forman los elementos más pesados ​​en las supernovas, la suposición de que el Sol ha usado el material de al menos dos estrellas anteriores es razonable.

En primer lugar, compruebe la metalicidad , luego la nucleocosmocronología . Eso da una idea aproximada del tema. Y también que el tema es un área actualmente en desarrollo en cosmología.

Parece que la teoría concisa y experimentalmente confirmada de la formación de las primeras estrellas, así como la teoría de la reionización , son necesarias para responder a su pregunta. Y no existe tal teoría (todavía).