Είμαστε φτιαγμένοι από αστερόσκονη

Η κατανόηση της προέλευσής μας σημαίνει κατανόηση της ζωής των αστεριών και πώς ο καταστροφικός τους θάνατος δίνει νέα πνοή στο σύμπαν.

Επειδή κάθε βουνό, κάθε βράχος σε αυτόν τον πλανήτη, κάθε ζωντανός οργανισμός, κάθε κομμάτι από σένα και από μένα σφυρηλατήθηκε στις καμίνους του διαστήματος.

Αέναος ανακύκλωση

Οι αρχαίοι Έλληνες όπως και πολλοί άλλοι αρχαίοι λαοί, πίστευαν στη μετενσάρκωση, μια αιώνια ακολουθία θανάτου και αναγέννησης. H καύση βοηθούσε στην απελευθέρωση της ψυχής, για να είναι έτοιμη για την επόμενη ζωή. Επίσης, πίστευαν ότι τα φυσικά στοιχεία του σώματος απελευθερώνονται και επιστρέφουν πίσω στον κόσμο, για να ανακυκλωθούν στο επόμενο στάδιο της δημιουργίας. Είναι μια αρχαία δοξασία που αγγίζει μια βαθύτερη αλήθεια για το πώς λειτουργεί το σύμπαν. Κάθε πολιτισμός, κάθε θρησκεία σε όλο τον κόσμο, έχει μια ιστορία για τη δημιουργία. Μιλά για την προέλευσή μας, για το πώς ήρθαμε εδώ και τι θα συμβεί όταν πεθάνουμε.

Απαντά, επίσης, στην πιο βασική ανάγκη του ανθρώπου, την αίσθηση ότι είναι μέρος ενός μεγαλύτερου συνόλου. Αυτό μας διδάσκει ότι ο δρόμος προς τη φώτιση δεν είναι η κατανόηση της ζωής και του θανάτου μας μόνο, αλλά και της ζωής και του θανάτου των αστεριών.

Μέσα από το επικό κύκλο της ζωής των άστρων θα γίνει κατανοητή η ύπαρξη μας.

Τα χημικά στοιχεία

Τα αστέρια γεννιούνται, σε ένα νεφέλωμα, ένα αστρικό βρεφικό σταθμό, όπου νέα αστέρια έρχονται στη ζωή. Αυτά τα αστέρια θα λάμψουν για δισεκατομμύρια χρόνια, μέχρις ότου η ακόρεστη πείνα τους για καύσιμα τα αναγκάσει να εκραγούν και να γίνουν γίγαντες, εκατοντάδες φορές το μέγεθος του ήλιου μας. Και όταν πεθαίνουν τα αστέρια, σβήνουν με το μεγαλύτερο κρότο στο σύμπαν.

Ο θάνατος των αστεριών είναι ένα όμορφο παράδειγμα για την κατανόηση της ατελείωτης ανακύκλωσης των πόρων της γης που έχει αρχίσει από την αυγή του χρόνου. Εμείς είμαστε μέρος του συστήματος αυτού, καθώς κάθε άτομο στο σώμα μας ήταν κάποτε μέρος κάποιου άλλου συνόλου, ενός αρχαίου δέντρου ή ενός δεινοσαύρου ή ενός βράχου. Από τα συστατικά της Γης μπορούν να δημιουργηθούν ζωντανά πλάσματα, τα οποία στη συνέχεια θα επιστρέψουν ξανά σ' αυτήν, επειδή τα πάντα είναι φτιαγμένα από τα ίδια βασικά συστατικά. Αυτά είναι τα χημικά στοιχεία, τα δομικά στοιχεία των πάντων στη Γη. Στοιχεία όπως το υδρογόνο, το ήλιο, το λίθιο, το βηρύλλιο, το βόριο, ο άνθρακας, το άζωτο, το οξυγόνο, το φθόριο, το νέον, το νάτριο, το μαγνήσιο... Όλα στον κόσμο αποτελούνται από τα ίδια βασικά σύνολα των χημικών στοιχείων, συναρμολογημένων με διαφορετικό τρόπο.

Το ασβέστιο, ο άνθρακας και το οξυγόνο είναι τρία από τα στοιχεία ζωτικής σημασίας για τη ζωή. Έχουμε ασβέστιο στα δόντια και τα οστά μας, αναπνέουμε το οξυγόνο από τον αέρα  και ο άνθρακας βρίσκεται σε κάθε οργανικό μόριο στο σώμα μας.

Ίσως γνωρίζουμε αρκετά για τα στοιχεία αυτά στις σύνθετες μορφές τους, όμως πολύ σπάνια θα τα δούμε μόνα τους. Υπάρχει ένας καλός λόγος για τον οποίο πολλά από αυτά τα στοιχεία δεν βρίσκονται σε ακατέργαστη μορφή στη φύση. Είναι εξαιρετικά αντιδραστικά. Το νάτριο, πρόκειται για ένα ασημί μέταλλο και είναι αρκετά αντιδραστικό.

Στην πραγματικότητα, είναι τόσο αντιδραστικό ώστε όταν πέσει στο νερό...γίνεται μια βίαιη, σχεδόν εκρηκτική, αντίδραση, η οποία είναι ακόμη πιο εκπληκτική όταν σκεφτείτε ότι, σε συνδυασμό με το χλώριο, σχηματίζεται το χλωριούχο νάτριο...το αλάτι, το οποίο είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή, όσο και τη φυσική! Είναι αυτή η αντιδραστικότητα που επιτρέπει στα στοιχεία να συνδυάζονται το ένα με το άλλο για να σχηματιστούν νέες ουσίες.

Αυτό, με τη σειρά του, επέτρεψε στη Γη να αναπτύξει μια ατελείωτη ποικιλία.

Αυτή η ποικιλία περιλαμβάνει και εμάς. Έτσι, για να εξηγήσουμε την προέλευσή μας, 

πρέπει πρώτα να εξηγήσουμε την προέλευση των στοιχείων.

Τα στοιχεία του σύμπαντος

Σήμερα γνωρίζουμε ότι η Γη αποτελείται από 92 χημικά στοιχεία και αυτό είναι εκπληκτικό, αν λάβουμε υπόψιν την πολυπλοκότητα των όσων βλέπουμε γύρω μας.

Γνωρίζουμε επίσης ότι τα πάντα πέρα από τη Γη, τα πάντα που μπορούμε να δούμε στο σύμπαν, είναι φτιαγμένα από αυτά τα ίδια 92 στοιχεία. Η χημεία που γνωρίζουμε στη Γη εκτείνεται πολύ πέρα από τον πλανήτη μας. Έχουμε πάει στο φεγγάρι και γνωρίζουμε ότι είναι πλούσιο σε ήλιο, ασήμι και νερό. Έχουμε στείλει ρομπότ σε γειτονικούς πλανήτες και ανακαλύψαμε ότι ο Άρης είναι πλούσιος σε σίδηρο, ο οποίος σε συνδυασμό με το οξυγόνο δημιουργεί το γνωστό σκουρο-κόκκινο χρώμα του. Επίσης γνωρίζουμε ότι η πυκνή ατμόσφαιρα της Αφροδίτης είναι γεμάτη από θείο. Έχουμε στείλει διαστημόπλοιο στην άκρη του ηλιακού συστήματος για να ανακαλύψουμε ότι ο Ποσειδώνας είναι πλούσιος σε οργανικά μόρια, όπως το μεθάνιο. Αλλά τι γίνεται στο υπόλοιπο σύμπαν; Φαίνεται αδύνατο ότι θα μπορούσαμε να ανακαλύψουμε από τι αποτελούνται τα αστέρια, επειδή είναι τόσο μακριά. Ακόμα και το πλησιέστερο αστέρι, ο εγγύτατος του Κενταύρου, είναι δέκα χιλιάδες φορές πιο μακρινός από τον Ποσειδώνα, 4.2 έτη φωτός μακριά από τη Γη.

Και ο πλησιέστερος γαλαξίας, η Ανδρομέδα, είναι 2,5 εκατ. έτη φωτός μακριά.

Το φως ως μέσον παρατήρησης

Ωστόσο, παρά τις τεράστιες αποστάσεις, αυτοί οι ξένοι κόσμοι συνεχώς μας στέλνουν μηνύματα, λέγοντάς μας από τι ακριβώς είναι φτιαγμένοι.

Η μόνη μας επαφή με τα μακρινά αστέρια είναι το φως τους, που ταξίδεψε σε όλο το σύμπαν για να φτάσει σε μας, και εμπεριέχει το κλειδί για την κατανόηση της δομής του σύμπαντος. Όλα εξαρτώνται από μια συγκεκριμένη ιδιότητα των χημικών στοιχείων. Όταν θερμανθούν τα στοιχεία, όταν καίγονται, τότε δίνουν φως και κάθε στοιχείο δίνει τη δική του, μοναδική σειρά χρωμάτων.

Πχ το στρόντιο καίγεται...με ένα όμορφο κόκκινο χρώμα.

Το νάτριο είναι κίτρινο. Το κάλιο είναι μοβ. Ο χαλκός είναι μπλε. Κάθε στοιχείο έχει το δικό του χαρακτηριστικό χρώμα. Είναι αυτή η ιδιότητα που μας λέει από τι είναι φτιαγμένα τα αστέρια. Όμως είναι λίγο πιο περίπλοκο από το να κοιτά κανείς απλά το χρώμα του φωτός που εκπέμπει κάθε αστέρι. 

Το φάσμα του ηλιακού φωτός
 με τις γραμμές Fraunhofer

Το φάσμα  φωτός που λαμβάνουμε από τον ήλιο μας, με την πρώτη ματιά, φαίνεται πολύ οικείο. Μοιάζει με ένα απλωμένο ουράνιο τόξο, γιατί αυτό ακριβώς είναι το ουράνιο τόξο. Είναι το φάσμα φωτός του ήλιου. Αλλά αν κοιτάξουμε λίγο πιο προσεκτικά, τότε θα δούμε ότι αυτό το φάσμα καλύπτεται από μαύρες γραμμές. Αυτές ονομάζονται γραμμές απορρόφησης. Κάθε στοιχείο στον ήλιο μας, όχι μόνο εκπέμπει φως ενός συγκεκριμένου χρώματος, αλλά απορροφά και φως του ίδιου χρώματος. Με την εξέταση αυτών των μαύρων γραμμών στο φως του ήλιου, μπορούμε απλά να βρούμε από μια λίστα τα συστατικά στοιχεία του, σαν έναν γραμμικό κώδικα.

Κάθε χημικό στοιχείο συνδέεται με ένα συγκεκριμένο σύνολο φασματικών γραμμών, έτσι προέκυψε το συμπέρασμα ότι οι σκοτεινές γραμμές στο ηλιακό φάσμα προκλήθηκαν από την απορρόφηση από εκείνα τα στοιχεία στα ανώτερα στρώματα του ήλιου. Μ’ αυτόν τον τρόπο έγινε δυνατός ο καθορισμός της χημικής σύστασης της αντίστοιχης περιοχής του ήλιου.

Με τη λεπτομερή εξέταση αυτών των γραμμών, μπορούμε να βρούμε ακριβώς ποια στοιχεία υπάρχουν στον ήλιο και αποδεικνύεται ότι είναι περίπου 70% υδρογόνο, 28% ήλιο και 2% τα υπόλοιπα. Μπορούμε να το κάνουμε αυτό, όχι μόνο για τον ήλιο, αλλά για οποιοδήποτε αστέρι που φαίνεται στον ουρανό και να προσδιορίσουμε ακριβώς από τι είναι φτιαγμένο.

Ο Πολικός Αστέρας,  είναι 430 έτη φωτός μακριά. Όμως γνωρίζουμε ακριβώς, με την εξέταση του φωτός, ότι έχει περίπου την ίδια αφθονία σε βαριά στοιχεία, όπως ο ήλιος μας, αλλά έχει αισθητά λιγότερο άνθρακα και πολύ περισσότερο άζωτο. Το ίδιο ισχύει και για άλλα αστέρια. Ο Βέγας (Vega), το δεύτερο φωτεινότερο αστέρι στο βόρειο ουρανό, περιέχει περίπου μόνο το ένα τρίτο του μεταλλικού περιεχομένου του ήλιου μας. Άλλα αστέρια αποτελούνται από περισσότερα μέταλλα. Ο Σείριος, στον αστερισμό του Κυνός, περιέχει τρεις φορές περισσότερο σίδηρο από τον ήλιο.

Και ο εγγύτατος του Κενταύρου είναι πλούσιος σε μαγνήσιο. Όμως, αν και οι ποσότητες των στοιχείων μπορεί να διαφέρουν, όπου και αν κοιτάξουμε στο διάστημα, θα βρούμε τα ίδια 92 στοιχεία που βρίσκουμε στη Γη. Είμαστε φτιαγμένοι από το ίδιο υλικό όπως τα αστέρια και οι γαλαξίες. Αλλά από πού προήλθε όλη αυτή η ύλη;

Και πώς μεταμορφώθηκε στο σύνθετο σύμπαν που βλέπουμε σήμερα;

Τα αρχέγονα σωματίδια

Για να κατανοήσουμε την προέλευσή μας, πρέπει να κατανοήσουμε τα γεγονότα που συνέβησαν κατά τα πρώτα δευτερόλεπτα της ζωής του σύμπαντος. Το σύμπαν στην αρχή του, ήταν αφάνταστα καυτό και πυκνό. Κυριολεκτικά, δεν έχουμε την επιστημονική γλώσσα για να το περιγράψουμε. Δεν υπήρχε καμία δομή, και σίγουρα δεν υπήρχε ύλη. Ήταν ακριβώς το ίδιο με όποιον τρόπο κι αν μπορούσε να το δει κανείς.

Καθώς ψύχθηκε, πέρασε από μια σειρά γεγονότων, όπου προέκυψε η δομή του. Ένα από τα πιο σημαντικά γεγονότα συνέβη περίπου ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά το Big Bang. Εκείνη την στιγμή, ένα σημαντικό μέρος της συμμετρίας του σύμπαντος κατερρίφθει.

Γνωστό και ως το "σπάσιμο" της ηλεκτρασθενούς συμμετρίας, αυτή ήταν η στιγμή που τα υποατομικά σωματίδια απέκτησαν μάζα - ουσία - για πρώτη φορά.

Μεταξύ αυτών, ήταν τα κουάρκ. Καθώς το σύμπαν συνέχιζε να ψύχεται, τα κουάρκς ενώθηκαν για να σχηματίσουν μεγαλύτερες, πιο σύνθετες δομές, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Πολύ πριν το σύμπαν γίνει ενός λεπτού, τα κουάρκ κλειδώθηκαν μέσα στα πρωτόνια και τα νετρόνια και αποτέλεσαν τα δομικά στοιχεία όλων των ατομικών πυρήνων, τα δομικά υλικά δηλαδή, των στοιχείων. Αυτά τα ίδια πρωτόνια και νετρόνια είναι μαζί μας μέχρι σήμερα. Αποτελούν τις καρδιές, τους πυρήνες, όλων των ατόμων. Μόλις λίγα δευτερόλεπτα μετά την αρχή του σύμπαντος,

οι θεμελιώδεις δομικές μονάδες των πάντων είχαν δημιουργηθεί.

Τα στοιχειώδη σωματίδια και οι θεμελιώδεις δυνάμεις

Ακούγεται περίεργο, όμως όλα όσα χρειάζονται για να δημιουργηθούμε εμείς και τα πάντα πάνω στον πλανήτη Γη, καθώς κάθε άστρο και κάθε γαλαξίας στον ουρανό, ήταν εκεί, μετά τα πρώτα λεπτά της ζωής του σύμπαντος. Είναι σχεδόν απίστευτο, όμως υπάρχουν πολύ ισχυρές πειραματικές αποδείξεις που υποδηλώνουν ότι έτσι έχουν τα πράματα. Από εκείνο το σημείο ξεκίνησε μια διαδικασία σύνθεσης των σωματιδίων αυτών σε όλο και πιο πολύπλοκες δομές.

Σχηματισμός των στοιχείων

Για να κατανοήσουμε αυτή την ιστορία, πρέπει να κοιτάξουμε βαθιά μέσα στο άτομο, στον πυρήνα που βρίσκεται στο κέντρο του. Μπορούμε να δούμε πώς τα πρωτόνια και τα νετρόνια συναρμολογούνται, για τη δημιουργία των 92 διαφορετικών στοιχείων.

Το υπέροχο στην κατασκευή των χημικών στοιχείων είναι ότι είναι τόσο απλά.

Το στοιχείο με ένα μόνο πρωτόνιο στον πυρήνα του είναι το υδρογόνο και, από το υδρογόνο, μπορούν να δημιουργηθούν όλα τα άλλα στοιχεία. Το πρώτο στάδιο είναι να κολλήσουν δύο πρωτόνια μαζί. Όταν κολλήσουν το ένα εκ των δύο μετατρέπεται σε νετρόνιο. Αυτό ονομάζεται δευτέριο. Το δευτέριο είναι ακόμη μια μορφή υδρογόνου, επειδή έχει μόνο ένα πρωτόνιο στον πυρήνα του, και αυτό που καθορίζει το στοιχείο είναι ο αριθμός των πρωτονίων. Μόνο όταν δύο πυρήνες δευτερίου ενώνονται, τότε δημιουργείται ένα νέο στοιχείο. Πάρτε δύο δευτέρια και συγκολλήστε τα. Θα έχετε έναν πυρήνα με δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια.

Αυτό είναι το ήλιο, το δεύτερο απλούστερο στοιχείο. Στη συνέχεια, είναι απλά θέμα πρόσθεσης όλο και περισσότερων πρωτονίων και νετρονίων.

 Λοιπόν, υπάρχει ένας απίστευτα περίπλοκος πυρήνας. Αυτός αποτελείται περίπου από 12 στοιχεία και κατά πάσα πιθανότητα αντιστοιχεί στον άνθρακα 12, που έχει έξι πρωτόνια και έξι νετρόνια. Και μπορείτε να συνεχίσετε τη δόμηση όλο και πιο πολύπλοκων στοιχείων.....σε όλη τη διαδρομή μέχρι τα βαρύτερα στοιχεία στο σύμπαν, το ουράνιο και πιο πέρα. Απλή και όμορφη, φυσική. Αυτή η διαδικασία της δόμησης των στοιχείων ονομάζεται πυρηνική σύντηξη. Επιτρέπει στα πιο απλά συστατικά να δημιουργήσουν την άπειρη ποικιλία του σύμπαντος.
Στην πραγματικότητα όμως είναι πολύ δύσκολο να συμβεί. Τόσο δύσκολο, ώστε υπάρχει μόνο ένα μέρος στη φύση που συμβαίνει. Είναι σε αστέρια σαν τον ήλιο μας που δομούνται τα στοιχεία. Είναι τα μόνα μέρη στο σύμπαν που είναι αρκετά ζεστά και πυκνά, ώστε να ενώνονται τα άτομα μεταξύ τους. Ακόμη και τότε, μόνο ένα κλάσμα του άστρου φτάνει τις ακραίες θερμοκρασίες που είναι απαραίτητες.

 Ο ήλιος έχει 6.000 βαθμούς Κελσίου στην επιφάνειά του και η θερμοκρασία αυτή δεν είναι, αρκετά μεγάλη ώστε να επιτευχθεί σύντηξη. Όμως στα βαθύτερα στρώματα, όπου η θερμοκρασία φθάνει τα 15 εκατομ. βαθμούς, προκαλείται σύντηξη του υδρογόνου σε ήλιο με ασύλληπτους ρυθμούς. Κάθε δευτερόλεπτο, καίγονται 600 τόνοι υδρογόνου. Με την καύση αυτή, απελευθερώνονται τεράστιες ποσότητες θερμότητας και φωτός που δίνουν στον πλανήτη μας ζωή.

Αυτή είναι η διαδικασία μετατροπής ενός στοιχείου σε άλλο, που μας επιτρέπει να υπάρχουμε. Παρά το μέγεθος της δύναμής του, ο ήλιος μετατρέπει μόνο το υδρογόνο, το πιο απλό στοιχείο, σε ήλιο, το δεύτερο πιο απλό. Όμως υπάρχουν πάνω από 90 άλλα στοιχεία στο σύμπαν μας. Από πού προήλθαν όλα αυτά;

Αν τα βαρύτερα στοιχεία δεν γίνονται σε αστέρια σαν τον ήλιο, τότε πρέπει να δημιουργούνται αλλού στο σύμπαν. Είναι σημαντικό να το γνωρίζουμε αυτό,

επειδή τα στοιχεία πέρα από το ήλιο δίνουν στον κόσμο μας την πολυπλοκότητά του, και όσον αφορά τον πλανήτη Γη και τον άνθρωπο, υπάρχει ένα στοιχείο που είναι ιδιαίτερα σημαντικό - ο άνθρακας. Η ζωή εξαρτάται πλήρως από τον άνθρακα.

Αποτελούμαστε από περίπου ένα δισεκατομμύριο δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια άτομα άνθρακα, όπως και κάθε ζωντανός οργανισμός στον πλανήτη. Από πού προέρχεται όλος αυτός ο άνθρακας; 
Λοιπόν, προέρχεται από το μόνο μέρος στον κόσμο όπου δημιουργούνται στοιχεία - τα αστέρια. Όμως για να ζούμε εμείς, ένα αστέρι πρέπει να πεθάνει. Αστέρια, όπως ο ήλιος μας, στο αποκορύφωμα της ζωής τους, δεν είναι αρκετά θερμά ώστε φτιάχνουν μόνο ήλιο.

Η διαμόρφωση των βαρύτερων στοιχείων απαιτεί πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες.

Θερμοκρασίες που μπορεί να παρατηρηθούν μόνο στο τέλος της ζωής ενός άστρου.

Κοιτάζοντας έξω στο διάστημα, μπορεί να σκεφτείτε ότι το σύμπαν είναι σταθερό και αμετάβλητο. Ότι τα αστέρια θα είναι πάντα εκεί. Όμως στην πραγματικότητα, τα αστέρια είναι προσωρινά στον ουρανό, και παρόλο που λάμπουν για πολλά εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια χρόνια, ζουν μόνο εφόσον έχουν αποθέματα υδρογόνου για να κάψουν. Όταν ένα αστέρι ξεμείνει από υδρογόνο, αρχίζει να πεθαίνει, και αυτό δεν γίνεται ήσυχα. Αντί να ψυχθεί, το αστέρι γίνεται πολύ πιο θερμό, μέχρι να υπάρξει μια ξαφνική λάμψη. Στη συνέχεια, το αστέρι αρχίζει να επεκτείνεται. Σε δεκάδες χιλιάδες χρόνια, διογκώνεται εκατοντάδες φορές το μέγεθός του. Όμως σε αυτή την διογκωμένη κατάσταση, το αστέρι δεν είναι σε θέση να διατηρήσει την επιφανειακή του θερμοκρασία. Καθώς ψύχεται, παίρνει το χαρακτηριστικό χρώμα ενός άστρου που πεθαίνει. Γίνεται ένας κόκκινος γίγαντας.

Στο γαλαξία μας έχουμε ένα αστέρι που ονομάζεται Μπετελγκέζ. Είναι ένας από τους πλησιέστερους γείτονές μας από κοσμική άποψη. Απέχει μόνο 640 έτη φωτός, αλλά το μέγεθός του είναι εκπληκτικό.

Θα μπορούσε να χωρέσει όλο το ηλιακό σύστημα μέχρι και τον Δία μέσα στο αστέρι. Για να καταλάβουμε από πού προέρχεται ο άνθρακας στο σύμπαν, θα πρέπει να κατανοήσουμε τι συμβαίνει βαθιά στην καρδιά του άστρου.

Στην καρδιά ενός άστρου

Όσο βαθύτερα, οι συνθήκες γίνονται θερμότερες και πυκνότερες, μέχρι κάτω, στην καρδιά του αστέρα, τον πυρήνα του, είναι το μέρος που γίνονται όλα τα συστατικά της ζωής. Βαθιά στον πυρήνα του, το αστέρι δίνει μια μάταιη μάχη ενάντια στη βαρύτητά του. Καθώς προσπαθεί απεγνωσμένα να σταματήσει την κατάρρευσή του κάτω από το ίδιο του το βάρος, δημιουργούνται νέα στοιχεία σε μια σειρά διαφορετικών σταδίων. Στο πρώτο στάδιο υπάρχει ακόμα επάρκεια και παροχή υδρογόνου για καύση. Καθώς το αστέρι καίει το υδρογόνο σε ήλιο στον πυρήνα, απελευθερώνονται τεράστια ποσά ενέργειας δημιουργώντας κυριολεκτικά μια πίεση προς τα έξω, που εξισώνει τη δύναμη της βαρύτητας και κρατά το αστέρι σταθερό. Όμως τελικά, το υδρογόνο στον πυρήνα θα εξαντληθεί και σε εκείνο το σημείο η αντίδραση σύντηξης θα σταματήσει, η παραγωγή ενέργειας θα σταματήσει και η προς τα έξω πίεση θα εξαφανιστεί.

Τη στιγμή αυτή, ο πυρήνας θα αρχίσει να καταρρέει πολύ γρήγορα, αφήνοντας ένα κέλυφος υδρογόνου και ηλίου πίσω του. Κάτω από αυτό το κέλυφος, καθώς ο πυρήνας καταρρέει η θερμοκρασία ανεβαίνει και πάλι μέχρι να φτάσει τα 100 εκατομμύρια βαθμούς, οπότε και ξεκινά το δεύτερο στάδιο όπου οι πυρήνες ηλίου αρχίζουν να ενώνονται. Η σύντηξη πυρήνων ηλίου κάνει δύο πράγματα. Πρώτον, απελευθερώνεται περισσότερη ενέργεια και έτσι η κατάρρευση σταματά, αλλά κατά δεύτερον, παράγονται δύο ακόμη στοιχεία σε αυτή τη διαδικασία... ο άνθρακας και το οξυγόνο. Δύο στοιχεία ζωτικής σημασίας για τη ζωή. Έτσι, αυτή είναι η προέλευση του άνθρακα που υπάρχει στο σύμπαν. Κάθε άτομο άνθρακα στο χέρι μας, κάθε άτομο άνθρακα σε κάθε ζώντα οργανισμό στον πλανήτη έχει παραχθεί στην καρδιά ενός αστεριού που πεθαίνει. Αλλά σε σύγκριση με τη διάρκεια ζωής του αστεριού, η διαδικασία δημιουργίας του άνθρακα και του οξυγόνου διαρκεί όσο μια ριπή οφθαλμού, γιατί, σε περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια μόνο, το απόθεμα ηλίου στον πυρήνα καταναλώνεται και για αστέρια με μάζα όσο ο ήλιος, αυτό είναι το σημείο όπου η σύντηξη σταματά, επειδή δεν υπάρχει αρκετή βαρυτική ενέργεια για την περαιτέρω συμπίεση του πυρήνα και την επανεκκίνηση της σύντηξης.

Όμως, για πολύ μεγάλα αστέρια όπως o Μπετελγκέζ, η διαδικασία σύντηξης

μπορεί να συνεχιστεί. Όταν το ήλιο τελειώσει, η βαρύτητα αναλαμβάνει και πάλι και η κατάρρευση συνεχίζεται. Η θερμοκρασία ανεβαίνει για μια ακόμη φορά και το τρίτο στάδιο ξεκινά, όπου από τον άνθρακα δημιουργείται μαγνήσιο, νέον, νάτριο, και αλουμίνιο. Και ούτω καθ 'εξής. Η κατάρρευση του πυρήνα, ακολουθούμενη από το επόμενο στάδιο σύντηξης δημιουργεί περισσότερα στοιχεία και κάθε στάδιο είναι θερμότερο και συντομότερο από το τελευταίο. Και, τελικά, σε ένα τελευταίο στάδιο που διαρκεί μόνο μια-δυο μέρες, η καρδιά του αστεριού μετατρέπεται σε σχεδόν καθαρό σίδηρο, του οποίου το χημικό σύμβολο είναι το Fe, και εκεί σταματά η διαδικασία της σύντηξης. 
Στα εκατομμύρια χρόνια της ζωής του, το αστέρι έχει δημιουργήσει όλα τα κοινά στοιχεία, το υλικό που συνθέτει το 99% της Γης. Ο πυρήνας είναι τώρα μια στερεά σφαίρα από τα στοιχεία που στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο σε στρώσεις. Στο εξωτερικό, υπάρχει ένα κέλυφος υδρογόνου. Από κάτω, ένα στρώμα ηλίου. Στη συνέχεια, άνθρακα και οξυγόνου, και όλων των άλλων στοιχείων, σε όλη τη διαδρομή μέχρι την ίδια την καρδιά του αστεριού. Και από τη στιγμή που η καρδιά έχει μετατραπεί σε σίδηρο, απομένουν μόνο λίγα δευτερόλεπτα ζωής. Όταν ένα αστέρι ξεμείνει από καύσιμα, τότε δεν μπορεί πλέον να απελευθερώσει ενέργεια μέσω αντιδράσεων σύντηξης, και στη συνέχεια μόνο ένα πράγμα μπορεί να συμβεί. Ολόκληρο το αστέρι καταρρέει στον εαυτό του. Αυτή είναι η μοίρα που περιμένει τα περισσότερα αστέρια στο σύμπαν. Ωστόσο, η κατάρρευση του αστεριού σφυρηλατεί μόνο τα πρώτα 26 στοιχεία. Τι γίνεται με τα υπόλοιπα στοιχεία, μερικά από τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή και πολλά από τα οποία είναι τα πιο πολύτιμα;

Δημιουργία των πολύτιμων στοιχείων

Ο χρυσός για παράδειγμα, καθώς βγαίνει από το έδαφος είναι ασυνήθιστα καθαρός, περίπου 85%. Όμως ένα πράγμα κάνει το χρυσό τόσο ιδιαίτερο και αυτό είναι η σπανιότητά του. Όλος ο χρυσός που έχει εξορυχθεί από τη γη σε όλη την ανθρώπινη ιστορία θα μπορούσε να γεμίσει μόλις τρεις πισίνες ολυμπιακών διαστάσεων. Αυτή η σπανιότητα και όχι η χρησιμότητά του κάνει τον χρυσό πολύτιμο. Όμως ο χρυσός είναι μόνο ένα από τα πολλά σπάνια στοιχεία. Υπάρχουν πάνω από 60 στοιχεία βαρύτερα από το σίδηρο στο σύμπαν και μερικά είναι πολύτιμα, όπως ο χρυσός, το ασήμι, η πλατίνα. Μερικά είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή, όπως ο χαλκός και ο ψευδάργυρος, και άλλα είναι απλώς χρήσιμα, όπως το ουράνιο, ο κασσίτερος και ο μόλυβδος. Όμως στο σύμπαν, υπάρχουν πολύ μικρές ποσότητες των εν λόγω βαρέων στοιχείων. Ο λόγος για αυτήν την ανεπάρκεια είναι ότι η δημιουργία επαρκών ποσοτήτων των βαρύτερων στοιχείων απαιτεί κάποιες από τις σπανιότερες συνθήκες στο σύμπαν, και πρέπει να ψάξουμε μακριά στο διάστημα για να τις βρούμε. Σε ένα γαλαξία 100 δισεκατομμυρίων  άστρων, αυτές οι συνθήκες θα υπάρχουν κατά μέσον όρο για λιγότερο από ένα λεπτό σε κάθε αιώνα. Και αυτό επειδή υφίστανται μόνο στα τελευταία στάδια της ζωής των μεγαλύτερων αστεριών, με μάζα τουλάχιστον εννέα φορές αυτής του ήλιου μας. Μόνο εκεί μπορούν να επιτευχθούν οι ακραίες θερμοκρασίες που απαιτούνται για τη δημιουργία μεγάλων ποσοτήτων των βαρέων στοιχείων.

Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων

Βαθιά στην καρδιά του άστρου, ο πυρήνας τελικά υποκύπτει στη βαρύτητα.

Καταρρέει στον εαυτό του με τεράστια ταχύτητα και αναπηδά με απίστευτη δύναμη. Καθώς το ωστικό κύμα συγκρούεται με τα εξωτερικά στρώματα του άστρου, παράγονται οι υψηλότερες θερμοκρασίες στο σύμπαν, 100 δισεκατομμύρια βαθμοί. Οι συνθήκες αυτές διαρκούν για μόλις 15 δευτερόλεπτα, αλλά είναι αρκετά για το σχηματισμό των βαρύτερων στοιχείων, όπως ο χρυσός.

Ονομάζεται σουπερνόβα (υπερκαινοφανής) και είναι η πιο ισχυρή έκρηξη στο σύμπαν.

Σουπερνόβα

Κάτι τόσο πολύτιμο για εμάς, όπως ο χρυσός σε ένα γαμήλιο δαχτυλίδι πραγματικά σφυρηλατήθηκε με το θάνατο ενός μακρινού αστέρα, εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Παρά τη σπανιότητα των σουπερνόβα, όταν συμβαίνουν, είναι τα πιο δραματικά γεγονότα στον ουρανό. Παρά το γεγονός ότι κατά μέσο όρο συμβαίνει μια μεγάλη έκρηξη σουπερνόβα σε κάθε γαλαξία κάθε αιώνα, δεν έχει συμβεί κάποια στο Γαλαξία μας από την γέννηση της σύγχρονης επιστήμης. Η τελευταία ήταν το 1604, έτσι έχουμε ξεπεράσει αυτό το διάστημα εδώ και καιρό. Οι αστρονόμοι τώρα ψάχνουν τους ουρανούς για το αστέρι που είναι πιο πιθανό να γίνει σουπερνόβα. Και ανάμεσα στους κορυφαίους υποψηφίους υπάρχει ένα γνωστό όνομα. Στο αστερισμό του Ωρίωνα υπάρχει ο Μπετελγκέζ και όταν εκραγεί θα είναι εξαιρετικά φωτεινός. Θα είναι μακράν το λαμπρότερο αστέρι στον ουρανό. Μπορεί να λάμψει όσο και η πανσέληνος. Θα είναι σχεδόν σαν ένας δεύτερος Ήλιος στο φως της ημέρας. Σε αυτή μόνο τη στιγμή, ο Μπετελγκέζ θα απελευθερώσει περισσότερη ενέργεια από αυτήν που θα παραγάγει ο ήλιος μας σε όλη του τη ζωή. Καθώς το αστέρι θα διαλύεται, θα εκτοξεύσει στο διάστημα όλα τα στοιχεία που δημιούργησε στη ζωή και το θάνατό του. Τα στοιχεία αυτά θα απλωθούν για να σχηματίσουν ένα νεφέλωμα, ένα πλούσιο σύννεφο χημικών στοιχείων που θα παρασύρεται στο διάστημα. Και στην καρδιά του νεφελώματος θα υπάρχει ένας μικρός φάρος φωτός, το κατάλοιπο ενός άστρου που είχε διάμετρο ενάμιση δισεκατομμύριο χιλιόμετρα και τώρα έχει συνθλιβεί από τη βαρύτητα,  ένα μικρό αστέρι νετρονίων.

Η γέννηση από τον θάνατο

Με αυτόν τον τρόπο το κάποτε πανίσχυρο αστέρι θα τελειώσει τη ζωή του.

Όμως με το θάνατο των παλαιών άστρων γεννιούνται νέα άστρα και αυτό μοιάζει πολύ με τον κύκλο του θανάτου και της γέννησης εδώ στη γη, όμως παίζεται σε κοσμική κλίμακα, και μπορούμε να δούμε τι συμβαίνει σήμερα στον αστερισμό του Ωρίωνα. Αν κοιτάξετε στο νυχτερινό ουρανό με γυμνό μάτι πιο προσεκτικά, θα το εντοπίσετε. Δεν είναι τίποτα περισσότερο από ένα θολό τοπίο φωτός, όμως εκεί συμβαίνουν πολλά περισσότερα. Το νεφέλωμα του Ωρίωνα είναι ένα από τα θαύματα του σύμπαντος. Κρυμμένα στα σύννεφα του είναι φωτεινά σημεία φωτός. Είναι τα νέα αστέρια, που σχηματίζονται από τα στοιχεία που δημιουργήθηκαν από εκρήξεις υπερκαινοφανών, νέα αστέρια που γεννιούνται από τα απομεινάρια αυτών που πέθαναν.

 Από αυτήν την οικουμενική διαδικασία θανάτου και αναγέννησης δημιουργηθήκαμε, επειδή σε ένα νεφέλωμα ακριβώς όπως αυτό, πριν από πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, σχηματίστηκε ο ήλιος μας. Γύρω από αυτόν, σχηματίστηκε ένα σύστημα πλανητών. Ανάμεσά τους ήταν η Γη. Όλα όσα βρίσκουμε στη Γη σήμερα προέρχονται από εκείνο το νεφέλωμα. Αλλά αυτό δεν είναι το τέλος αυτής της ιστορίας για το πώς μας δημιούργησε το σύμπαν. Επειδή όταν κοιτάζουμε βαθιά μέσα στο νεφέλωμα, δεν βλέπουμε μόνο μεμονωμένα στοιχεία. Βλέπουμε μεγαλύτερη πολυπλοκότητα, τους σπόρους της δικής μας ύπαρξης.

Η χημεία της ζωής

Κοιτώντας το φάσμα φωτός από το νεφέλωμα του Ωρίωνα που έχουμε λάβει από το διαστημικό τηλεσκόπιο Herschel, μεταξύ των οργανικών μορίων που προσδιορίζονται σε αυτό το φάσμα είναι το νερό, το μονοξείδιο του άνθρακα, η φορμαλδεΰδη, η μεθανόλη, ο διμεθυλαιθέρας, το κυανιούχο υδρογόνο, το οξείδιο του θείου, το διοξείδιο του θείου και τα ανάλογα ισοτόπων τους. Αναμένεται επίσης ότι θα προσδιοριστούν νέα μόρια. Αυτό το φάσμα είναι η πρώτη ματιά στον φασματικό πλούτο των περιοχών του σχηματισμού αστεριών και πλανητών. Υποστηρίζει την υπόσχεση μιας βαθιάς κατανόησης της χημείας του διαστήματος μόλις διατεθούν οι πλήρεις φασματικές έρευνες.

Τα χημικά στοιχεία από το φάσμα φωτός στο νεφέλωμα του Ωρίωνα

Αυτό που βλέπουμε είναι η πολύπλοκη χημεία του άνθρακα που συμβαίνει στο βαθύ διάστημα. Η χημεία του άνθρακα είναι η αρχή της χημείας της ζωής, και υπάρχουν εκπληκτικές αποδείξεις ότι αυτή η χημεία μπορεί να είχε άμεσο αντίκτυπο στην εξέλιξη της ζωής στη Γη.

Τα στοιχεία αυτά προέρχονται από μετεωρίτες, απομεινάρια από το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος, που κατά καιρούς συγκρούονται με τη γη. Ένα κομμάτι βράχου που έπεσε στη γη από κάπου εκεί έξω στο ηλιακό σύστημα, και είναι σίγουρα μεγαλύτερης ηλικίας από κάθε βράχο που μπορούμε να δούμε εδώ στη γη.

Είναι ίσως γηραιότερο από οποιοδήποτε βράχο, επειδή σχηματίστηκε από το αρχέγονο νέφος αερίου, το νεφέλωμα που κατέρρευσε για να σχηματίσει τον ήλιο και τους πλανήτες πριν από τεσσεράμισι δισεκατομμύρια χρόνια. Είναι εξαιρετικά αρχαίο.

Τομή μετεορίτη από την έρημο Atakama της Ν. Αμερικής

Σε μια τομή ενός μετεωρίτη βλέπουμε μικρές καφέ περιοχές. Σε αυτές τις καφέ περιοχές βρέθηκαν αμινοξέα, τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών, που είναι τα δομικά μας στοιχεία, οι δομικές μονάδες της ζωής.

Απίστευτα σύμπλοκες ενώσεις άνθρακα. Αυτό σημαίνει ότι η πολύπλοκη χημεία που χρειάζεται για την δημιουργία της ζωής συνέβαινε εκεί έξω στο διάστημα τεσσεράμισι δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Έτσι, τα πρώτα αμινοξέα στη Γη, τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ζωής, μπορεί να σχηματίστηκαν στα βάθη του διαστήματος και παραδόθηκαν στη γη με μετεωρίτες. Όταν κοιτάζουμε στο διάστημα, βλέπουμε τις ρίζες μας. Επειδή είμαστε πραγματικά παιδιά των αστεριών, σε κάθε άτομο και κάθε μόριο του σώματός μας, είναι γραμμένη όλη η ιστορία του σύμπαντος, από το Big Bang μέχρι σήμερα. Η ιστορία μας είναι η ιστορία του σύμπαντος και κάθε κομμάτι του καθενός, που αγαπάτε, που μισείτε, που θεωρείτε πιο πολύτιμο, συναρμολογήθηκε από τις δυνάμεις της φύσης στα πρώτα λεπτά της ζωής του σύμπαντος, μετατράπηκε στις καρδιές των αστεριών ή δημιουργήθηκε με το φλογερό τους θάνατο. Και όταν πεθάνουμε, εκείνα τα κομμάτια θα πρέπει να επιστραφούν στο σύμπαν, στον ατελείωτο κύκλο του θανάτου και της αναγέννησης.

Πόσο υπέροχο είναι να είσαι μέρος αυτού του σύμπαντος!

Πόσο μεγαλοπρεπής ιστορία!

Αναρτήθηκε από: Seler.Tr - ek-kentron

Διαβάστε σχετικά:
Τα Θαύματα του Σύμπαντος