Kaj pomeni biti zvezda?

Pin
Send
Share
Send

Tako ali drugače so vsi ljubitelji znanosti slišali zloglasne besede Carla Sagana: "Narejeni smo iz zvezd." Toda kaj to točno pomeni? Kako bi lahko kolosalne kroglice plazme, ki pohlepno odžgejo svoje jedrsko gorivo v daljnem času in prostoru, igrale kakršno koli vlogo pri sproščanju ogromne zapletenosti našega zemeljskega sveta? Kako so lahko "dušik v naši DNK, kalcij v zobeh, železo v naši krvi, ogljik v naših jabolčnih pitah" kovan tako globoko v srca teh ogromnih zvezdnih velikanov?

Presenetljivo je, da je zgodba hkrati elegantna in navdihujoča.

Vse zvezde prihajajo iz skromnih začetkov: velikanski, vrteči se šop plina in prahu. Gravitacija poganja oblak, da se kondenzira, ko se vrti in se vrti v čedalje bolj zatesnjeno sfero materiala. Na koncu zvezda postane tako gosta in vroča, da se molekule vodika v njenem jedru trčijo in zlijejo v nove molekule helija. Te jedrske reakcije sproščajo močne sunke energije v obliki svetlobe. Plin sveti močno; rodi se zvezda.

Končna usoda naše novopečene zvezde je odvisna od njene mase. Manjše, lahke zvezde gorijo, čeprav vodik v svojem jedru počasneje kot težje zvezde svetijo nekoliko bolj zatemnjeno, vendar živijo daleč dlje. Sčasoma pa padajoče ravni vodika v središču zvezde povzročajo manj reakcij vodikovega zlivanja; manj reakcij vodikovega fuzije pomeni manj energije in s tem manj zunanjega tlaka.

V določenem trenutku zvezda ne more več vzdrževati napetosti, ki jo je imelo njeno jedro glede na maso svojih zunanjih plasti. Gravitacija nasveti lestvico in zunanje plasti začnejo padati navznoter na jedro. Toda njihov zlom segreje stvari, povečuje pritisk v jedru in postopek spet obrne. Nova zunanja lupina za sežiganje vodika je ustvarjena tik zunaj jedra, ki ponovno vzpostavi odbojnik glede na težo površinskih plasti zvezde.

Medtem ko jedro nadaljuje z reakcijami fuzije z nizkoenergijsko energijo, sila nove lupine, ki gori z vodikom, pritiska na zvezdovo zunanjost, zaradi česar se zunanje plasti vedno bolj in bolj nabreknejo. Zvezda se razširi in ohladi v rdečega velikana. Njene zunanje plasti bodo na koncu povsem pobegnile gravitaciji, odplavale v vesolje in za seboj pustile majhno, mrtvo jedro - belega pritlikavca.

Težje zvezde se občasno spopadajo tudi v boju med pritiskom in gravitacijo, kar ustvarja nove lupine atomov, ki se med seboj zlijejo; vendar jim za razliko od manjših zvezd njihova presežna masa omogoča, da še naprej tvorijo te plasti. Rezultat je serija koncentričnih kroglic, pri čemer vsaka lupina vsebuje težje elemente od tiste, ki jo obdaja. Vodik v jedru povzroča nastanek helija. Atomi helija se zlivajo skupaj in tvorijo ogljik. Ogljik se kombinira s helijem, da ustvari kisik, ki se zlije v neon, nato magnezij, nato silicij… vse do periodične tabele do železa, kjer se veriga konča. Tako masivne zvezde delujejo kot peč, ki te reakcije poganjajo s čisto razpoložljivo energijo.

Toda ta energija je končen vir. Ko zvezdno jedro postane trdna krogla železa, ne more več spajati elementov, da bi ustvarila energijo. Tako kot pri manjših zvezdah tudi manj energijskih reakcij v jedru zvezd težke teže pomeni manjši zunanji pritisk proti sili gravitacije. Zunanje plasti zvezde se bodo nato začele sesedati, kar pospešuje hitrost zlivanja težkih elementov in še dodatno zmanjša količino energije, ki je na voljo za zadrževanje teh zunanjih plasti. Gostota se v krčljivem jedru povečuje eksponencialno, tako da se tako močno zataknejo protoni in elektroni, da postane povsem nova entiteta: nevtronska zvezda.

Na tej točki jedro ne more postati gostejše. Ogromne zunanje lupine zvezde - ki se še vedno spuščajo navznoter in še vedno polne hlapnih elementov - nimajo več kam iti. Zaletijo v jedro kot hitra naftna ploščad, ki se zruši v opečni zid in izbruhnejo v pošastno eksplozijo: supernova. Izredne energije, ustvarjene med to eksplozijo, končno omogočajo zlivanje elementov, še težjih od železa, od kobalta vse do urana.

Energijski udarni val, ki ga ustvari supernova, se preseli v vesolje in pri tem sprosti težke elemente. Te atome lahko kasneje vključimo v planetarne sisteme, kot je naš. Glede na prave pogoje - na primer primerno stabilno zvezdo in lego v svoji življenjski coni - ti elementi predstavljajo gradnike za kompleksno življenje.

Danes naše vsakdanje življenje omogočajo prav ti atomi, kovani že zdavnaj v življenjskih grobiščih ogromnih zvezd. Naša sposobnost, da sploh kaj naredimo - zbudimo se iz globokega spanca, uživamo v okusnem obroku, vozimo avto, napišemo stavek, dodamo in odštevamo, rešimo težavo, pokličemo prijatelja, se smejimo, jokamo, pojemo, plešemo, tečemo, skok in igra - večinoma ureja vedenje drobnih verig vodika v kombinaciji s težjimi elementi, kot so ogljik, dušik, kisik in fosfor.

Drugi težki elementi so v telesu prisotni v manjših količinah, vendar so kljub temu ravno tako pomembni za pravilno delovanje. Na primer, kalcij, fluor, magnezij in silicij delujejo poleg fosforja, da krepijo in rastejo naše kosti in zobe; ionizirani natrij, kalij in klor igrajo ključno vlogo pri ohranjanju telesnega ravnovesja in električne aktivnosti; železo pa vsebuje ključni del hemoglobina, beljakovine, ki nam zagotavlja rdeče krvne celice zmožnost dovajanja kisika, ki ga vdihujemo v preostali del telesa.

Naslednjič, ko boste imeli slab dan, poskusite: zaprite oči, globoko vdihnite in razmislite o verigi dogodkov, ki vaše telo in um povezujejo v kraj več milijard svetlobnih let, globoko v oddaljenih krajih prostora in časa. Spomnimo se, da so ogromne zvezde, večkrat večje od našega sonca, porabile milijone let, da so energijo pretvorile v materijo in ustvarile atome, ki sestavljajo vsak del vas, Zemljo in vse, ki ste jih kdaj poznali in ljubili.

Ljudje smo tako majhni; in vendar, nežen ples molekul, narejenih iz te zvezde, povzroča biologijo, ki nam omogoča razmišljanje o našem širšem Vesolju in o tem, kako sploh obstajamo. Carl Sagan sam je to razložil najbolje: "Nekateri del našega bitja ve, da od tod prihajamo. Hrepenimo po vrnitvi; in lahko, ker je tudi kozmos znotraj nas. Narejeni smo iz zvezdnih stvari. Smo kozmos, ki lahko spozna sebe. "

Pin
Send
Share
Send