Vodonik i svi drugi sastojci ljudskog tela su načinjeni od hemijskih elemenata poteklih sa zvezda, reči su Karla Sagana i Nila De Grasa Tajsona i koje smo mnogo puta čuli prateći čuveni televizijski serijal „Kosmos“. Svaki delić ljudskog tela je iskovan u zvezdama.

Kalcijum u našim kostima, kiseonik koji udišemo, gvožđe u našoj krvi – sve je to iskovano u nekakvoj zvezdanoj „kovačnici“. Čak je i ugljenik u našoj piti sa jabukama.

Zvezde su gigantske nuklearne peći u kojima nastaju hemijski elementi. Razvijena toplota može dovesti do sudara atoma i stvaranja novih hemijskih elemenata – proces poznat kao nuklearna fuzija. To je proces koji je stvorio elemente kao što su ugljenik ili gvožđe, sastojci od kojih je načinjen svaki nama poznat oblik života.

Iako zvuči jednostavno, u pitanju je jedan veoma složen i ne u potpunosti razjašnjen proces.

Profesori Samer Starfild i Frenk Tims, obojica sa Državnog Univerziteta Arizona (1) i profesor Kristijan Ilijadis sa Univerziteta Severna Karolina u Čepel Hilu (2) se nadaju da će uspeti da razjasne neke nedoumice.

Po rečima Profesora Starfilda, u grubim crtama mi imamo dosta dobru predstavu o tome kako masivne zvezde prelaze u određeni tip supernove a dvojne zvezde sa belim patuljkom postaju neki drugi tip supernova. Mi znamo za mnoštvo razloga zbog kojih dolazi do eksplozija ali i za nerazjašnjene detalje koje pokušavamo da objasnimo kako dalje navodi Profesor Starfild.

Nedoumicu predstavlja i koliko se hemijskih elemenata stvori poput ugljenika ili kalcijuma u zavisnosti od njihovog udela u nuklearnim reakcijama.

Na primer, kako je to duhovito prikazano u novijem SF filmu „Marsovac“, ukoliko želite da stvorite vodu, unećete vodonik i kiseonik i određenu količinu energije u nekakav sud i dobićete vodu u određenom odnosu sa njenim sastojcima u zavisnosti od temeperature samoga suda. Dodajte više toplote – reakcija se ubrzava i rezultat je veća količina proizvedene vode.

Slična stvar se dešava i unutar zvezda s tom razlikom što nuklearne reakcije unutar zvezde stvori milion puta više energije nego što se produkuje hemijskom reakcijom. Zvezde imaju pogon na bazi nuklearnih reakcija. Sabijte zajedno jezgro ugljenika i helijuma unutar zvezdane pećnice i iznedriće se kiseonik koji udišemo. Ubrzajte reakciju i zvezda stvara više kiseonika.

Istraživači rešavaju jednačine uz pomoć računara kako bi predvideli razvoj neke zvezde. Deo ulaznih podatak u cilju izračunavanja evolucije zvezde predstavljaju i odnosi u nuklearnim reakcijama. Jedan skup ovakvih odnosa je korišten kako bi se došlo do količine hemijskih elemenata koje jedna zvezda može da proizvede. Pitanje je da li je taj broj optimalan. Da li je taj broj previše optimističan ili je čak pesimistički mali?

Astrofizičar Tims kaže da je ono što mi određujemo zapravo razumni opseg vrednosti proizvoda u zavisnosti od pouzdanosti podataka dobijenih merenjima na Zemlji. Kao rezultat ovih proračuna jesu varijacije: kolike su varijacije u vrednostima stvaranih hemijskih elemenata neke zvezde, odnosno, koliko se kalcijuma ili ugljenika isprodukuje iz neke zvezde, pita se Tims.

Istraživanje opsega elemenata koje zvezda može da stvori je zasnovano na merenjima u zemaljskim laboratorijama. Ovo je trenutak kada nuklearni fizičar Ilijadis, autor skorašnje izdate knjige o nuklearnoj fizici zvezda dolazi do izražaja. Kao eksperimentalni nuklearni fizičar, on obezbeđuje podatke potrebne za proračune a u vezi odnosa u nuklearnim reakcijama kao i tačnost ovih podataka.

Kako Ilijadis kaže, nije baš kao u filmu “Spajdermen 2” gde izvesni Dr. Oktavijus govori o moći Sunca koju drži u svojoj šaci ali nuklearne reakcije u našim akceleratorima su poput onih kakve se odvijaju u zvezdama.

Ali problem je u tome što i sama laboratorijska merenja imaju uticaja na dobijene rezultate. Ono što naučnici pokušavaju jeste da povežu podatke dobijenih eksperimentom sa posmatračkim podacima iz vasione. Tu ulogu ima astronom Starfild koji je stručnjak na polju zvezda koje su na kraju svog životnog veka. On će upotrebiti Ilijadisove odnose u nuklearnim reakcijama u novim proračunima i na osnovu njih utvrditi kako različite vrste zvezda mogu postati supernove.

Na ovaj način je opisan ceo niz međusobno povezanih istraživanja: eksperimenti rađeni na Zemlji i astronomska posmatranja. Već dve decenije Tims razvija modele zvezda koje će poslužiti kao veza između Ijijadisovih laboratorijskih eksperimenata sprovedenih na Zemlji i Starfildovih astronomskih posmatranja noćnog neba.

Tim naučnika će proveriti oko 50 najvažnijih odnosa u nuklearnim reakcijama u stvaranju elemenata neophodnih za život u obliku kakav ga mi poznajemo. Značaj nekih od ovih odnosa je i taj što su bitni u proizvodnji čiste nuklerne energije dobijene nuklearnom fuzijom na Zemlji.

Kako neka zvezda stari, tako i jezgra vodonika i helijuma ulaze u fuziju i stvaraju se teži hemijski elementi. Ove reakcije se odvijaju u današnjim zvezdama i predstavljaju transformaciju lakših elemenata u teže.

U poznijim stadijumima, većina zvezda će eksplodirati izbacujući produkte svojih nuklearnih reakcija u međuzvezdani prostor. Ukoliko je neka zvezda dovoljno masivna ili ima bliskog pratioca u višestrukom zvezdanom sistemu, eksplodiraće u supernovu koja stvara mnoge teške elemente poput gvožđa i nikla. Ove eksplozije takođe raspršuju raznovrsne elemente kroz galaksiju a od ovako razbacanog materijala na kraju nastaju planete slično kao što je bio slučaj i sa stvaranjem planete Zemlje.

Starfild će uporediti proračune sa posmatračkim rezultatima eksplodiranih zvezda i odrediti količinu hemijskih elemenata izbačenih u vasionu i kako kaže astronom, mi sami smo zapravo taj rezultat.

(1) Arizona State University (ASU)

(2) University of North Carolina, Chapel Hill

Izvor:

https://asunow.asu.edu/