Más información en: https://www.universidadpopularc3c.es/index.php/actividades/conferencias/event/3481-conferencia-arte-y-polvo-de-estrellas Ponente: Dr. Benjamín Montesinos, Investigador Científico Depto. Astrofísica del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) Tema: Estudio de la síntesis de los elementos Fecha: 15 de octubre 2019 Lugar: Universidad Popular Carmen de Michelena de Tres Cantos, España Descripción: Cuando contemplamos una pintura rupestre, un grabado, un dibujo, una escultura, un cuadro al óleo... quizás no somos conscientes de que los materiales y los pigmentos que se emplearon en su creación son -básicamente como todo lo que nos rodea- combinaciones de átomos de elementos químicos que se formaron en el interior de las estrellas hace miles de millones de años. Esta conferencia, que se enmarca también en el Año Internacional de la Tabla Periódica, "mirará" las obras de arte desde el punto de vista de su soporte material: intentaremos entender cómo se forman los elementos químicos, desde los más ligeros, a los más pesados. Será una mirada conjunta y peculiar al arte y a la astronomía.

1. DanielLópez,elcielodecanarias.com
Arte y polvo de estrellas
Benjamín Montesinos
Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA)

2. LoriAllen(Harvard-CfA),JPL,NASA

4. NASA/SolarDynamicsObservatory

6. MuseoMetropolitanodeArte,NuevaYork

7. MuseodelPrado

8. CentroPompidou

9. MuseodelPrado

10. Hermitage,SanPetersburgo

11. CuevadeAltamira

12. SolomonR.GuggenheinMuseum,NuewvaYork

13. Pigmentos…

14. …y en particular de los
elementos químicos que
componen una obra
de arte

16. Elemento químico: es un tipo de materia, constituida
por átomos de la misma clase, con un número determinado
de protones en su núcleo. Tradicionalmente, se define
como aquella sustancia que no puede ser descompuesta
mediante una reacción química, en otras más simples.

17. +
-
Hidrógeno (H)

18. +
-
Helio (He)
+
-

19. +
-Carbono (C)
12C
-
+
+
+
++
-
-
-
-

20. +
-
-
+
+
+
++
-
-
-
-
Carbono (C)
14C

21. Prehistoria: ocre amarillo (O, Fe)
siena natural (O, Fe)
tierra verde (Fe, Si)
creta blanca (S, O, Ca)
negro de humo (C)
Egipto: lapislázuli (Al, Si, S, O, Ca)
azurita (C, O, Cu, H)
malaquita (C, O, Cu, H)
oropimente (S, As)
blanco de plomo (Pb)
cinabrio, bermellón (S, Hg)
negro de humo (C)
Relieves en Dendera c. 1300 a.C. (Shutterstock)
Cueva de las Manos, Argentina, c. 7350 a.C.
https://pinturaaloleo.es.tlM.AntonioFernández

22. Babilonia: amarillo de antimonio y plomo (Sb, Pb)
(llamado en el s. XVIII ‘amarillo de Nápoles’)
Ruinas del Palacio de Nabucodonosor, s. VI a.C.

23. En Google: The lead-poisoned genius

26. Grecia, Roma minio (Pb, O)
y Edad Media: verdigris (C,H,O, Cu)
amarillo de plomo y estaño (Pb, Sn)
Beato de Liébana, s. VIIIMujer patricia practicando música, s. I-II a.C.

27. Siglo XVIII: azul de Prusia (Fe, C, N)
blanco de cinc (Zn)
amarillo de cromo (Cr, Pb)
Siglo XIX: negro Marte (Fe, O)
azul cobalto (O, Co, Al)
azul cerúleo (Sn, Co)
azul ultramar (S, Na, Al)
verde óxido de cromo (O, Cr)
verde veronés (As, Cu, H, O)
verde esmeralda (O, Cr)
blanco de China (O, Zn)
blanco litopón (S, Zn, Ba)
blanco de titanio (Ti)
amarillo de cadmio (Cd)
El pelele, Francisco de Goya, s. XIX

28. Siglo XX: azul de manganeso (Mn, Ba)
rojo de cadmio (Cd, S, Se)
amarillo de níquel (O, Ni, Ti)
azul cian (H, N, Cu)
azul monastral (H, N, Cu)
+ …

29. H
1
He
2
Li
3
Pero… la “tabla periódica” 20 minutos después del Big Bang
era
+pequeñas cantidades de
2H, 3H, 3He, 7Li y 7Be

30. …entonces, ¿cómo y dónde se produjeron todos los
demás elementos químicos?

31. 13.800 millones de años
~200 millones de años
BIG BANG

32. H, He + Li, Be
Hace ~13.600 millones de años
Primera generación de estrellas: …¿masas 1000 MSol?...

33. Reacciones nucleares en
el corazón de la estrella
Hace ~13.600 millones de años
(~200 millones de años después del Big Bang)

34. +
E = mc2
+
++
+
+He
+
+
+
+
+
+

35. +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
……….

36. Envoltura de hidrógeno
Hidrógeno, fusión de helio
Fusión de helio
Carbono, fusión de oxígeno
Magnesio, neón, fusión de oxígeno
Silicio, fusión de azufre
Núcleo de hierro

37. El enlace siguiente conduce a un vídeo que
muestra la explosión de supernova que dio lugar a
la nebulosa de El Cangrejo:
https://www.spacetelescope.org/videos/heic0515a/

38. …el espacio se enriqueció con elementos
químicos que antes no existían…
…pero solo hasta el hierro (Fe), faltan
piezas del rompecabezas….

39. H He
Li Be B C N O F Ne
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe
Na Mg Al Si P S Cl Ar
¿ ?

40. ¿cómo se forman los elementos más pesados?

42. +
-
A un elemento químico le caracteriza el número de protones
en el núcleo: un ejemplo sencillo, estos tres átomos son H
+
-
+
-
Deuterio Tritio

43. +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
La única forma de que un elemento químico cambie su DNI
es aumentando él número de protones
Plata (Ag): 47 protones
62 neutrones

44. +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
¡Bombardeo con neutrones!
Plata (Ag): 47 protones
62 neutrones
(protones + neutrones = 109)

45. +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
¡Bombardeo con neutrones!
Plata (Ag): 47 protones
62 +1 neutrones

46. +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Plata (Ag): 47 protones
62 +1 neutrones ¡¡¡inestable!!!

47. +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Cadmio (Cd): 48 protones
62 neutrones
(protones + neutrones = 110)
-
“Decaimiento β-”

48. PROTONES + NEUTRONES
PROTONES
Reacciones nucleares
Decaimiento β-
Captura de neutrón

51. Hace 13.400 millones de años
Se crean las primeras galaxias
GN-z11, la galaxia más lejana (…de momento)

52. Hace ~11.000 millones de años
Nuestra galaxia: la Vía Láctea
Tres Cantos

53. …a partir del gas enriquecido por la primera generación
de estrellas se formaron generaciones sucesivas...

54. H
He
Be
Li
BIG BANG
Primeras
estrellas
Ti
Ca
C
O
Mg
Si
N
Fe
S
Metales
más ligeros
Sucesivas
generaciones
U
Th
…
Eu
Au
Ba
Y
La
…
Elementos
pesados

55. Origen de los elementos
Estrellas de neutrones binarias
Estrellas poco masivas Explosiones en enanas blancas
Big Bang
Fisión por rayos cósmicos
Explosiones de supernovas

56. Abundancias de elementos en el sistema solar
Número de protones
Log(Abundancia)

57. Enanas blancas y nebulosas planetarias

58. Un “terrón de azúcar”
de enana blanca
Masa < 1.44 MSol
Densidad  1 000 000 g/cm3
Radio  1 RTierra
Enanas blancas

59. NASA/ESA HST, STScI NASA/CXC/SAO/F. Seward et al
Estrellas de neutrones

60. Un “terrón de azúcar”
de estrella de neutrones
10 000 000
1.44 MSol < Masa < 3 MSol
Densidad  1014 g/cm3
Radio  30 km
Estrellas de neutrones

61. Hace ~4700 millones de años

62. Los elementos químicos que nos componen, y que componen todo lo que nos
rodea, ya existían cuando se formó el Sistema Solar.
calcio
fósforo
hierro
carbono, nitrógeno,
oxígeno, azufre...
oro
wolframio
plomo, cadmio, antimonio,
cinc, estaño…

63. Prácticamente “ayer”

64. NASA

65. NASA, JPL