Jesteśmy dziećmi gwiazd

Człowiek, ale także cała otaczająca go materia, zbudowany jest z cegieł wypalonych w ogromnym piecu. We wnętrzu gwiazd.

W przyrodzie wszystko ma swój cykl, naturalny obieg. Woda, substancje odżywcze, ale także same pierwiastki. Tak jak wszystko, co wokoło nas występuje, jesteśmy zbudowani z elementarnych cegiełek, które tworzą atomy. Te atomy nie wzięły się znikąd. One nie zostały nawet stworzone w czasie Wielkiego Wybuchu. One powstawały później, niektóre w czasie świecenia gwiazd, inne — te ciężkie — w czasie ich gwałtownej śmierci.

Na początku był...

Wielki Wybuch. To początek wszystkiego. Materii, czasu i przestrzeni. Nie ma sensu rozważać, gdzie miał miejsce. Zdarzył się wszędzie równocześnie. Wtedy cała przestrzeń skupiona była w jednym punkcie, nie było nic na zewnątrz, nie było nic poza. Od tego momentu zaczął się także liczyć czas. Nie ma sensu rozważanie, co było przed Wielkim Wybuchem, bo nie istniało ... przed. Już kilka minut po Wielkim Wybuchu powstał wodór, jego cięższa odmiana — deuter, oraz hel, lit i beryl. Z tej grupy najcięższy jest beryl. Składa się z 4 protonów i 5 neutronów w jądrze oraz 4 elektronów krążących wokoło. Ale powstałe po Wielkim Wybuchu pierwiastki nie „urodziły się” wszystkie naraz. Najpierw zaczęły powstawać te najmniejsze, które z czasem (bardzo krótkim czasem) sklejały się w coraz większe. Ale też do czasu. Wszechświat bardzo szybko się rozszerzał, i — w wielkim przybliżeniu mówiąc — spadała energia jego elementów. Cięższe niż beryl pierwiastki nie miały szansy bezpośrednio po Wielkim Wybuchu powstać, bo brakowało na to energii.

I wtedy pojawiły się gwiazdy

Choć na początku swojego istnienia wszechświat był jednorodny, po jakimś czasie zaczęły w nim powstawać lokalne zagęszczenia. Te, powiększając się, coraz bardziej puchły. We wnętrzu takich „tworów” rosły ciśnienie i temperatura. Im więcej materii się ze sobą zlepiało, tym większe było ciśnienie (a więc i temperatura). Temperatura rosła aż do chwili, gdy przyszła gwiazda „zapalała się”. Co to oznacza? Gwiazdy czerpią energię z reakcji, w której małe atomy łączą się w większe. Żeby jednak ta reakcja zastartowała, potrzeba bardzo wysokiej temperatury. Gdy ta została osiągnięta, gwiazda zaczynała świecić. W jej wnętrzu w najlepsze hulał reaktor, w którym atomy wodoru łączyły się i powstawał hel. To paliwo może się jednak skończyć. Gdy wodoru zaczyna brakować, w „kotle” dużych gwiazd hel — do niedawna wręcz odpad — zaczyna być paliwem. Powstaje węgiel. Później tworzą się tlen, krzem, neon czy magnez. Każdy cięższy pierwiastek powstaje z połączenia się (fuzji albo inaczej syntezy) tych lżejszych. Ale we wnętrzu gwiazd nie powstają wszystkie znane z układu okresowego pierwiastki. Czym większy atom, tym więcej energii potrzeba do jego stworzenia. Ostatnim, jaki może powstać we wnętrzu gwiazdy, jest żelazo. Ma 26 protonów i 30 neutronów w jądrze oraz 26 elektronów krążących wokoło. Gwiezdny piec jest za mały, by wytworzyć cokolwiek cięższego. Jak zatem powstają te naprawdę ciężkie pierwiastki ?

Potrzebna jest śmierć

Żeby odpowiedzieć na to pytanie, trzeba pokrótce prześledzić, co dalej dzieje się z gwiazdą, która wypaliwszy całe swoje paliwo, stała się kulą niezwykle gorącego żelaza. Następuje największy bodaj kataklizm, jaki można sobie wyobrazić. Gwiazda wybucha jako supernowa. To dzieje się zaledwie w kilka sekund. Eksplozja jest tak duża, że zewnętrzne warstwy gwiazdy wyrzucane są w przestrzeń z prędkością rzędu dziesiątków tysięcy kilometrów na sekundę. To chwila, w której gwiazda może świecić jaśniej niż cała galaktyka w której się znajduje. Z zapisków w starych kronikach wynika, że w 1054 roku supernowa była widoczna przez 23 doby. Nie sposób jej było nie zauważyć nawet w dzień — co oczywiste w tamtych czasach — gołym okiem. Równocześnie obserwowali to wydarzenie chińscy astronomowie, arabscy mędrcy i Indianie Nimbres mieszkający na terenie obecnego Meksyku. Dzisiaj został po niej ciągle rozszerzający się obłok rozżarzonego gazu, tworzący Mgławicę Kraba.

Ale w czasie samego wybuchu dzieje się też coś, bez czego trudno sobie wyobrazić życie. Energia eksplozji jest tak wielka, że dochodzi do produkcji najcięższych z występujących wokół nas pierwiastków. Także w tym przypadku powstają one z połączenia elementów lżejszych. To właśnie w czasie tylko niezwykle krótkich chwil powstaje np. ciężki, bo składający się aż z 238 neutronów i protonów, uran. Te najcięższe pierwiastki w wyniku eksplozji zostają rozrzucone wokół eksplodującej gwiazdy. Wokół w kosmicznej skali. Wspomniana Mgławica Kraba ma średnicę około 11 lat świetlnych ( 100 bilionów kilometrów) i co sekundę powiększa się o 1500 kilometrów.

Człowiek, ale także wszystko to, co wokoło widzimy, zbudowany jest z cegiełek — dosłownie — wypalonych we wnętrzu gwiezdnego pieca. Te cięższe budujące nas elementy nie zaistniałyby, gdyby nie dochodziło do gwałtownego i widowiskowego wybuchu gwiazdy supernowej. Jesteśmy — nie tylko w przenośni — dziećmi gwiazd. Korzystamy z tego, co one wytworzyły, a gdy nasza dzienna gwiazda Słońce dożyje wieku sędziwego, budujące nas cegiełki na powrót zostaną rozsypane w kosmosie. Na pewno wykorzysta je kto inny.

opr. mg/mg