Все мы взаимосвязаны на уровне атомов. Но что это значит?
Одна из интереснейших возможностей астрофизиков — это отслеживать космическую историю каждого из нашего атома. По факту, одно из величайших достижений современной астрономии — понимание того, как были созданы и объединены вместе все атомы нашего тела.
В то время, как водород и гелий появились в первые две минуты Большого Взрыва, появлению таких тяжелых элементов, как железо в нашей крови, кислород, которым мы дышим, кремний в наших компьютерах, мы обязаны жизненному циклу звезд.
Ядерные реакции превращают легкие элементы в более тяжелые, что заставляет звезды сиять, а затем и взрываться, обогащая при этом Вселенную этими тяжелыми элементами.
Таким образом, без гибели звезд у нас не было бы ни кислорода, ни других элементов тяжелее водорода и гелия, а значит не было бы и жизни.
В нашем теле гораздо больше атомов, чем звёзд во Вселенной. И они невероятно долговечны. Происхождение наших атомов можно проследить до звезд, которые создали их в своих недрах, и, взорвавшись, разнесли их по всему Млечному Пути миллиарды лет назад.
И сейчас мы отправимся с вами в путешествие, которое начинается со взрыва сверхновой и заканчивается воздухом, которым мы дышим прямо сейчас.
Итак, из чего же состоит наше тело?
Оно на 96% состоит из всего четырех элементов: водорода, углерода, кислорода и азота. При этом главный герой нашего космического путешествия — кислород. И не только из-за того, что на большую часть мы состоим именно из него — ведь кислород тот самый элемент, который сражается за сохранение жизни на Земле.
Подавляющее большинство кислорода за всю историю Вселенной было создано в результате вспышек сверхновых — гибели очень массивных звезд. В течение месяца одна сверхновая может быть ярче, чем целая галактика с миллиардами звезд.
Это по-настоящему удивительно.
А всё потому, что массивные звезды горят ярче и их смерть выглядит намного эффектней, чем гибель остальных звезд. Термоядерный
синтез — источник жизненных сил для всех звёзд, включая Солнце, и следовательно важнейший источник всей энергии на Земле.
Другими словами, звезды — термоядерные станции, источник питания которых - это сталкивающиеся между собой атомы в их горячих и плотных недрах.
Относительно малые звезды, наподобие нашего Солнца, сжигают водород, превращая его в гелий. Но более тяжелые звезды, массой в
8 раз больше солнечной, продолжают этот цикл сжигания даже после того, как будет исчерпан весь их запас гелия в их ядрах.
На этом этапе у массивной звезды остается углеродное ядро, а углерод, как мы знаем, является источником всего живого. Это углеродное ядро со временем продолжает разрушаться, в результате чего повышается температура, что приводит к дальнейшим ядерным реакциям, и углерод синтезируется в кислород, неон, кремний, серу и, в конечном итоге, в железо. Железо является конечным продуктом. Почему? Потому что ядра железа самые стабильные ядра во Вселенной. Это означает, что мы не можем извлечь энергию из горения железа. Поэтому, когда в ядре звезды ничего не остается, кроме железа - у нее заканчивается топливо. И это невероятно плохой день для звезды.
Ведь без топлива, звезда не может генерировать тепло, а без него гравитация берёт верх. Для железного ядра ничего не остается, кроме как сжиматься под действием гравитации, достигая невероятно высокой плотности. Представьте 300 миллионов тонн массы сжатых до размера кубика сахара.
При такой чрезвычайно высокой плотности, ядро старается сопротивляться сжатию, в результате чего весь движущийся внутрь материал начинает отскакивать от него. И именно это «отскакивание», которое занимает всего лишь доли секунды, становится причиной того, что звезда разлетается во все стороны, образуя вспышку сверхновой. К сожалению для многих астрофизиков, условия, которые возникают в центре этих взрывающихся звезд невозможно воспроизвести в лабораторных условиях.
Но к большому облегчению для всего остального человечества.
Поэтому, для астрофизиков ничего другого не остается, как полагаться на сложные компьютерные моделирования, чтобы понять эти сложные явления. Эти компьютерные симуляции помогают нам понять, как ведёт себя газ в таких экстремальных условиях. Также они помогают ответить на фундаментальные вопросы: «Что стало причиной гибели массивной звезды?» или «Как сжатие приводит к взрыву?».
Несмотря на различные точки зрения по этим вопросам, все сходятся в одном: именно нейтрино, эти неуловимые элементарные частицы, играют важнейшую роль.
После сжатия ядра создается огромное количество нейтрино. И по факту, они отвечают за передачу энергии в ядре. Как тепловое излучение в обогревателе, нейтрино «закачивают» энергию в ядро, увеличивая вероятность взрыва звезды. Более того, за какие-то доли секунды они «закачивают» настолько много энергии, что давление поднимается настолько, что создается ударная волна, которая сотрясает всю звезду. И именно благодаря этой ударной волне и создаются новые элементы.
Спасибо вам, нейтрино.
Сверхновые светят ярко. И за короткий промежуток времени, они излучают больше энергии, чем Солнце за всю свою жизнь.
На картинке сверху вы можете увидеть появившуюся яркую точку справа, указывающую, как маяк, на место, где погибла массивная звезда. В нашей галактике Млечный Путь, по приблизительным расчётам, смерть массивной звезды происходит раз в 50 лет. Это означает, что практически каждую секунду во Вселенной происходит вспышка сверхновой. И к счастью для астрономов, некоторые из них происходят недалеко от нашей планеты.
Многие цивилизации фиксировали вспышки сверхновой задолго до изобретения телескопа. И самая известная из них — вспышка сверхновой, которая привела к образованию Крабовидной туманности.
Корейские и китайские астрономы, и скорее всего коренные народы Америки, зафиксировали эту сверхновую в 1054 году. Это событие произошло примерно в 5 600 световых лет от нас. И эта сверхновая была настолько невероятно яркая, что астрономы могли наблюдать ее даже в светлое время суток. А на ночном небе она была видна невооруженным глазом около двух лет.
А что мы видим спустя тысячу лет? Мы видим эти нити, созданные взрывом, движущиеся со скоростью 500 км/с. Эти нити — ключ к пониманию, как погибают массивные звезды.
Это изображение было получено с помощью космического телескопа «Хаббл», который работал над ним в течение трёх месяцев. Оно имеет невероятую важность для астрономов, так как показывает химическое наследие взорвавшейся звезды. Оранжевые нити на этом изображении — это остатки звезды, в основном они состоят из водорода. Белые и красные нити — это синтезированный кислород.
Изучение остатков от сверхновых, таких как Крабовидная тумманость, позволяют астрономом твердо утверждать, что подавляющее большинство кислорода на Земле было синтезировано именно вспышками сверхновых на протяжении всей жизни Вселенной.
И мы можем прикинуть, что для того, чтобы собрать в нашем теле весь нужный объем атомов кислорода потребовалось 100 миллионов вспышек сверхновых звезд.
Поэтому каждая частичка вашего тела, ну или, по крайней мере, большая его часть, была создана благодаря этим вспышкам сверхновых.
Возможно, вы теперь задумались, как все эти атомы, созданные в таких экстремальных условиях, в конечно итоге стали частью вашего организма?
Давайте проведем мысленный эксперимент. Представьте, что мы находимся в Млечном Пути и рядом происходит вспышка сверхновой. Тонны атомов кислорода устремляется в межзвездное пространство. Часть из них объединяются в одно облако.
4,5 миллиарда лет назад что-то воздействовало на это облако, что привело к его сжатию, сформировав при этом как Солнце, так и солнечную систему. Другими словами, наша звезда, планеты и жизнь на Земле зависят от этого удивительного цикла рождения, гибели и перерождения звёзд, продолжая круговорот атомов во Вселенной. Поэтому, астрономия и химия тесно взаимосвязаны.
Мы, живые организмы на Земле, в ходе эволюции стали дышать продуктами жизнедеятельности растений. А теперь вы знаете, что мы также дышим и остатками от сверхновых.
Остановитесь на мгновение, сделайте вдох. Атом кислорода только что вошел в ваше тело. Вне всяких сомнений, этот атом кислорода несёт в себе память звезды, и, скорее всего, был создан в процессе вспышки сверхновой. Этот атом пролетел через всю Солнечную систему пока не встретился с Землей, задолго до нас с вами.
Мы используем сотни литров кислорода в день, когда мы дышим. Когда мы находимся рядом друг с другом, то при дыхании «воруем» атомы кислорода. А когда говорим — отдаем их обратно. То есть дыхание — удивительный обмен атомами.
Вы можете спросит: «А сколько атомов в моем организме раньше принадлежало Сальвадору Дали?». Почти 100 000 атомов. А возможно, еще 100 000 атомов принадлежали раньше Марии Кюри. Еще 100 000 могли принадлежать Юрию Гагарину или любому другому, кого вы знаете.
Так что дыхание наполняет наши лёгкие не только историей космоса, но и историей человечества.
Закончить статью хотелось бы легендой одной мезоамериканской народности — чичимеков. Чичимеки верят, что наша сущность была создана на небесах. И на своем пути к нам она была раздроблена на кусочки. Они говорили — если ты чувствуешь себя неполным, это потому, что у тебя не хватает этих кусочков. Но не переживай по этому поводу. Тебе подарили удивительную возможность. Какую? Недостающие кусочки не просто упали на землю. Тебе не нужно их ходить и искать их. Нет, эти кусочки находятся в других людях. И только обмениваясь ими ты будешь чувствовать себя «завершенным».
Да, за свою жизнь ты можешь встретить людей с такими большими кусочками, что они смогут «завершить» тебя, но при этом, в своем поиске завершённости, ты должен дорожить всеми кусочками и делиться по возможности с каждым, кого встретишь на пути.
Звучит очень похоже на историю с кислородом.
На историю, которая началась на небесах во время вспышки сверхновой и продолжается по сей день среди людей. Некоторые атомы отправились в свою эпическую одиссею миллиарды лет назад, а некоторые — всего сотню лет назад, до тех пор, пока не объединились в наших телах.
В телах свидетелей Вселенной.
Original: https://www.ted.com/talks/enrico_ramirez_ruiz_your_body_was_forged_in_the_spectacular_death_of_stars
Читайте также:
Самая загадочная звезда нашей Галактики
10 фактов про вспышки Сверхновых
5 впечатляющих снимков телескопа Хаббл
