Povestea Universului: de unde vin toate elementele de pe Pământ

Cu aproximativ 70 de ani în urmă, astronomul Paul Merrill urmărea cerul printr-un telescop de la Observatorul Mount Wilson din Pasadena, California. Atunci a pus ochii pe lumina unei stele îndepărtate și a văzut urme ale elementului technețiu.

A fost cu adevărat neașteptat. Asta pentru că technețiul nu are forme stabile – este ceea ce fizicienii numesc un element artificial. După cum și Merrill a spus, a fost cu totul surprinzător să găsim un element instabil în compoziția stelelor. Technețiul ar fi trebuit să se transforme în ruthenium sau molibden cu mult timp în urmă.

Pe 2 mai 1952, Merrill a raportat descoperirea. Printre cele trei interpretări oferite de astronom se afla și răspunsul: Stelele creează elemente grele. Merrill nu numai că a explicat observația uimitoare, dar a și deschis uși pentru înțelegerea originilor cosmice. Nu multe descoperiri din știință schimbă complet viziunea noastră asupra lumii. Dar aceasta a făcut-o.

De unde provin elementele

La începutul anilor 1950, era încă neclar modul în care au fost create elementele care alcătuiesc Universul, sistemul nostru solar, chiar și corpurile noastre. Cel mai popular scenariu a fost Big Bang-ul.

Descoperirea lui Merrill a marcat nașterea unui domeniu complet nou: nucleosinteza stelară. Este studiul modului în care elementele, sau mai precis nucleele lor atomice, sunt sintetizate în stele.

Atunci a intrat în joc fizica nucleară ca să explice observația uimitoare a lui Merrill. Astfel, procesele nucleare din stele preiau atomii abundenți în hidrogen și construiesc elemente mai grele, de la heliu și carbon, până la technețiu și mai departe.

În 1957 a fost publicată „Sinteza elementelor în stele” a lui Margaret Burbidge, Geoffrey Burbidge, William Fowler și Fred Hoyle. Cartea rămâne o referință pentru descrierea proceselor astrofizice în stele. Povestea sună cam așa.

Povestea elementelor din stele

Stelele sunt grele. Ai crede că se vor prăbuși complet din cauza propriei lor greutăți – dar nu. Ceea ce împiedică acest colaps sunt reacțiile de fuziune nucleară care au loc în centrul unei stele.

În interiorul unei stele sunt miliarde și miliarde de atomi. Se plimbă în jur, uneori se ciocnesc unul cu celălalt. Inițial, steaua este prea rece și atunci când nucleele atomilor se ciocnesc, ele sar.

Pe măsură ce steaua se comprimă din cauza gravitației, temperatura crește în centrul său. În astfel de condiții fierbinți, acum, când nucleele intră unul în celălalt, au suficientă energie ca să se unească. Fizicienii numesc asta o reacție de fuziune nucleară.

Aceste reacții nucleare au două roluri

În primul rând, eliberează energia care încălzește steaua, asigurând presiunea exterioară care împiedică prăbușirea gravitațională și menține steaua în echilibru de miliarde de ani.

În al doilea rând, ele îmbină elementele luminoase cu cele mai grele . Și încet, începând cu hidrogen și heliu, stelele vor face technețiul observat de Merrill, calciul din oasele noastre și aurul din bijuteriile pe care le purtăm.

Există nenumărate astfel de reacții. Însă sunt greu de studiat în laborator. Asta pentru că nucleele sunt greu de fuzionat. Dar pe măsură ce descoperim stele apropiate de vârsta Big Bang-ului, cunoștințele noastre se îmbogățesc și asta pentru că compozițiile lor ne spun povestea elementelor din galaxia noastră.

În ultimul deceniu, observațiile au furnizat dovezi pentru o gamă mult mai largă de procese de creare de elemente decât se anticipase.