Κάποια στιγμή, όλοι οι λάτρεις της επιστήμης έχουν ακούσει τα διαβόητα λόγια του αείμνηστου Carl Sagan: «Είμαστε φτιαγμένοι από αστέρια». Αλλά τι σημαίνει αυτό ακριβώς; Πώς θα μπορούσαν οι κολοσσιαίες μπάλες πλάσματος, που καίνε λαθραία τα πυρηνικά τους καύσιμα σε μακρινό χρόνο και χώρο, να παίξουν κάποιο ρόλο στην αναπαραγωγή της τεράστιας πολυπλοκότητας του Γήινου κόσμου μας; Πώς είναι ότι «το άζωτο στο DNA μας, το ασβέστιο στα δόντια μας, ο σίδηρος στο αίμα μας, ο άνθρακας στις μηλόπιτες μας» θα μπορούσε να σφυρηλατηθεί τόσο βαθιά στις καρδιές αυτών των τεράστιων αστρικών γιγάντων;
Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η ιστορία είναι κομψή και εντυπωσιακή.
Όλα τα αστέρια προέρχονται από ταπεινή αρχή: δηλαδή, ένα γιγαντιαίο, περιστρεφόμενο σύνολο αερίου και σκόνης. Η βαρύτητα οδηγεί το σύννεφο να συμπυκνώνεται καθώς περιστρέφεται, στροβιλίζεται σε μια όλο και πιο σφιχτά γεμάτη σφαίρα υλικού. Τελικά, το αστέρι θα είναι τόσο πυκνό και ζεστό που μόρια υδρογόνου στον πυρήνα του συγκρούονται και συντήκονται σε νέα μόρια ηλίου. Αυτές οι πυρηνικές αντιδράσεις απελευθερώνουν ισχυρές εκρήξεις ενέργειας με τη μορφή φωτός. Το αέριο λάμπει έντονα. Ενα αστέρι γεννιέται.
Η απόλυτη μοίρα του αρχικού μας αστεριού εξαρτάται από τη μάζα του. Μικρότερα, ελαφριά αστέρια καίνε αν και το υδρογόνο στον πυρήνα τους πιο αργά από τα βαρύτερα αστέρια, λάμπει κάπως πιο αμυδρά, αλλά ζει πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Με την πάροδο του χρόνου, ωστόσο, η πτώση των επιπέδων υδρογόνου στο κέντρο του άστρου προκαλεί λιγότερες αντιδράσεις σύντηξης υδρογόνου. λιγότερες αντιδράσεις σύντηξης υδρογόνου σημαίνουν λιγότερη ενέργεια και συνεπώς λιγότερη πίεση προς τα έξω.
Σε ένα ορισμένο σημείο, το αστέρι δεν μπορεί πλέον να διατηρήσει την ένταση που είχε ο πυρήνας του έναντι της μάζας των εξωτερικών του στρωμάτων. Η βαρύτητα ακονίζει την κλίμακα και τα εξωτερικά στρώματα αρχίζουν να πέφτουν προς τα μέσα στον πυρήνα. Αλλά η κατάρρευσή τους θερμαίνει τα πράγματα, αυξάνοντας την κεντρική πίεση και αντιστρέφοντας για άλλη μια φορά τη διαδικασία. Ένα νέο κέλυφος καύσης υδρογόνου δημιουργείται ακριβώς έξω από τον πυρήνα, αποκαθιστώντας ένα ρυθμιστικό ενάντια στη βαρύτητα των επιφανειακών στρωμάτων του αστεριού.
Ενώ ο πυρήνας συνεχίζει να διεξάγει αντιδράσεις σύντηξης ηλίου χαμηλότερης ενέργειας, η δύναμη του νέου κελύφους καύσης υδρογόνου ωθεί στο εξωτερικό του αστεριού, προκαλώντας τα εξωτερικά στρώματα να διογκώνονται όλο και περισσότερο. Το αστέρι διαστέλλεται και ψύχεται σε έναν κόκκινο γίγαντα. Τα εξωτερικά του στρώματα τελικά θα ξεφύγουν από το τράβηγμα της βαρύτητας εντελώς, επιπλέουν στο διάστημα και αφήνοντας πίσω τους έναν μικρό, νεκρό πυρήνα - έναν λευκό νάνο.
Τα βαρύτερα αστέρια επίσης περιστασιακά παρασύρονται στη μάχη μεταξύ πίεσης και βαρύτητας, δημιουργώντας νέα κελύφη ατόμων για τήξη στη διαδικασία. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα μικρότερα αστέρια, η περίσσεια μάζας τους επιτρέπει να συνεχίσουν να σχηματίζουν αυτά τα στρώματα. Το αποτέλεσμα είναι μια σειρά ομόκεντρων σφαιρών, κάθε κέλυφος που περιέχει βαρύτερα στοιχεία από αυτό που το περιβάλλει. Το υδρογόνο στον πυρήνα δημιουργεί ήλιο. Τα άτομα ηλίου συνδυάζονται για να σχηματίσουν άνθρακα. Ο άνθρακας συνδυάζεται με ήλιο για να δημιουργήσει οξυγόνο, το οποίο συντήκεται σε νέον, μετά μαγνήσιο, μετά πυρίτιο… σε όλη τη διάρκεια του περιοδικού τραπεζιού έως το σίδερο, όπου τελειώνει η αλυσίδα. Τέτοια τεράστια αστέρια δρουν σαν φούρνος, οδηγώντας αυτές τις αντιδράσεις με την απόλυτη διαθέσιμη ενέργεια.
Αλλά αυτή η ενέργεια είναι ένας πεπερασμένος πόρος. Μόλις ο πυρήνας του αστεριού γίνει μια συμπαγής σφαίρα σιδήρου, δεν μπορεί πλέον να συντήξει στοιχεία για τη δημιουργία ενέργειας. Όπως συνέβη για τα μικρότερα αστέρια, λιγότερες ενεργητικές αντιδράσεις στον πυρήνα των βαρέων βαρών άστρων σημαίνουν λιγότερη εξωτερική πίεση ενάντια στη δύναμη της βαρύτητας. Τα εξωτερικά στρώματα του άστρου θα αρχίσουν τότε να καταρρέουν, επιταχύνοντας τον ρυθμό σύντηξης βαρέων στοιχείων και μειώνοντας περαιτέρω την ποσότητα ενέργειας που υπάρχει για να συγκρατήσουν αυτά τα εξωτερικά στρώματα. Η πυκνότητα αυξάνεται εκθετικά στον συρρικνωμένο πυρήνα, μπλοκάρει τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια τόσο σφιχτά που γίνεται μια εντελώς νέα οντότητα: ένα αστέρι νετρονίων.
Σε αυτό το σημείο, ο πυρήνας δεν μπορεί να γίνει πιο πυκνός. Τα τεράστια εξωτερικά κελύφη του αστεριού - ακόμα πέφτουν μέσα και ακόμα γεμάτα πτητικά στοιχεία - δεν έχουν πλέον πουθενά. Χτύπησαν στον πυρήνα σαν μια επιταχυνόμενη εξέδρα πετρελαίου που συντρίβεται σε έναν τοίχο από τούβλα και εκρήγνυται σε μια τερατώδη έκρηξη: μια σουπερνόβα. Οι εξαιρετικές ενέργειες που παράγονται κατά τη διάρκεια αυτής της έκρηξης επιτρέπουν τελικά τη σύντηξη στοιχείων ακόμη βαρύτερα από το σίδηρο, από το κοβάλτιο μέχρι το ουράνιο.
Το ενεργητικό κύμα σοκ που παράγεται από την σουπερνόβα κινείται στον κόσμο, εκπέμποντας βαριά στοιχεία στο πέρασμά του. Αυτά τα άτομα μπορούν αργότερα να ενσωματωθούν σε πλανητικά συστήματα όπως τα δικά μας. Λαμβάνοντας υπόψη τις σωστές συνθήκες - για παράδειγμα, ένα κατάλληλα σταθερό αστέρι και μια θέση εντός της κατοικήσιμης ζώνης του - αυτά τα στοιχεία παρέχουν τα δομικά στοιχεία για πολύπλοκη ζωή.
Σήμερα, η καθημερινή μας ζωή καθίσταται δυνατή από αυτά τα άτομα, που έχουν σφυρηλατηθεί εδώ και πολύ καιρό στη ζωή και τον θάνατο των τεράστιων αστεριών. Η ικανότητά μας να κάνουμε οτιδήποτε - ξυπνήστε από βαθύ ύπνο, απολαύστε ένα υπέροχο γεύμα, οδηγείτε αυτοκίνητο, γράψτε μια πρόταση, προσθέστε και αφαιρέστε, λύστε ένα πρόβλημα, καλέστε έναν φίλο, γελάστε, κλαίτε, τραγουδάτε, χορεύετε, τρέξτε, άλμα και παιχνίδι - διέπεται κυρίως από τη συμπεριφορά μικροσκοπικών αλυσίδων υδρογόνου σε συνδυασμό με βαρύτερα στοιχεία όπως άνθρακας, άζωτο, οξυγόνο και φώσφορο.
Άλλα βαριά στοιχεία υπάρχουν σε μικρότερες ποσότητες στο σώμα, αλλά είναι εξίσου ζωτικής σημασίας για τη σωστή λειτουργία. Για παράδειγμα, το ασβέστιο, το φθόριο, το μαγνήσιο και το πυρίτιο λειτουργούν παράλληλα με τον φώσφορο για την ενίσχυση και την ανάπτυξη των οστών και των δοντιών μας. Το ιονισμένο νάτριο, κάλιο και χλώριο παίζουν ζωτικό ρόλο στη διατήρηση της ισορροπίας υγρών και της ηλεκτρικής δραστηριότητας του σώματος. και ο σίδηρος αποτελεί το βασικό τμήμα της αιμοσφαιρίνης, την πρωτεΐνη που εξοπλίζει τα ερυθρά αιμοσφαίρια μας με την ικανότητα να παρέχει το οξυγόνο που εισπνέουμε στο υπόλοιπο σώμα μας.
Έτσι, την επόμενη φορά που θα έχετε μια κακή μέρα, δοκιμάστε το: κλείστε τα μάτια σας, πάρτε μια βαθιά ανάσα και σκεφτείτε την αλυσίδα των γεγονότων που συνδέει το σώμα και το μυαλό σας με ένα μέρος δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, βαθιά στις μακρινές περιοχές χώρο και χρόνος. Θυμηθείτε ότι τα τεράστια αστέρια, πολλές φορές μεγαλύτερα από τον ήλιο μας, πέρασαν εκατομμύρια χρόνια μετατρέποντας την ενέργεια σε ύλη, δημιουργώντας τα άτομα που απαρτίζουν κάθε μέρος σας, τη Γη και όλους όσους έχετε γνωρίσει και αγαπήσει ποτέ.
Εμείς οι άνθρωποι είμαστε τόσο μικροί. και όμως, ο λεπτός χορός των μορίων που φτιάχνονται από αυτό το αστέρι δημιουργεί μια βιολογία που μας επιτρέπει να συλλογιστούμε το ευρύτερο σύμπαν μας και πώς δημιουργήσαμε καθόλου. Ο ίδιος ο Carl Sagan το εξήγησε καλύτερα: «Κάποιο μέρος της ύπαρξής μας ξέρει ότι ήταν από πού ήμασταν. Θέλουμε να επιστρέψουμε. και μπορούμε, γιατί ο Κόσμος είναι επίσης μέσα μας. Είμαστε φτιαγμένοι από αστέρια. Είμαστε ένας τρόπος για να γνωρίσει τον κόσμο. "
