A kémiai elemek eredete testünkben
A kémiai elemek eredete testünkben. "Csillagpor" vagyunk?
Azt mondják, hogy mindannyian "csillagporból" vagyunk. Természetesen a szervezetünkben is vannak káros baktériumok, nem beszélve a rozsdáról, az arzénról, de még így is elképesztő azt gondolni, hogy a sejtjeinkben lévő anyag valahonnan az űrből származik.
A kutatók a közelmúltban gáz- és porfelhőket fedeztek fel egy bolygóködben, ahol egyes kémiai elemek izotópjai sokkal nagyobbak, mint általában kellene, és kérdéseket vetnek fel eredetükkel kapcsolatban.
A viszonylag fiatal K4-47 bolygó ködének összetétele alapján az Arizonai Egyetem kutatói új hipotézist javasoltak az atomok kialakulásáról, amelyekről azt gondolják, hogy meglehetősen egzotikus eredetűek.
Az élet és a geológia alapját képező komplex kémiaért felelős kémiai elemek többsége a csillagokban előforduló különféle atomreakciók eredménye.
A gravitáció hatására kellően nagy mennyiségű hidrogén óhatatlanul átalakul magfúzióval héliummá. Viszont a héliumból nehezebb vegyi anyagok, például lítium képződnek.
A nehezebb kémiai elemek, például az élet alapját képező szén és oxigén, olyan hatalmas csillagok magjaiban keletkeznek, amelyek keletkezésükkor legalább nyolc naptömegűek.
Ilyen körülmények között ezeknek a vegyi anyagoknak egyes izotópjai nehezebben képződnek, mint mások, mint például a 13-os szénatom, a 17-es oxigén és a 15-es nitrogén, amelyek magjában további neutron található.
Bár ez a különbség jelentéktelennek tűnhet, az ilyen kémiai elemek képződése szupernóva-robbanások eredményeként következik be, amikor egy csillag gravitációja vonzza az anyagot a közelében, amíg a csillag hirtelen összeomlik a saját súlya alatt.
Legalábbis ezt gondolják a tudósok. Úgy tűnik azonban, hogy van probléma ezzel a hipotézissel.
"A csak kilenc és szupernóván alapuló elméleti modellek soha nem tudták megmagyarázni a meteoritokban látott N-15 és O-17 mennyiségét" - mondta Lucy Ziurys kutató, aki a tanulmány vezető szerzője is.
A Földre jutó meteoritokban található rengeteg nehéz izotóp arra késztette a tudósokat, hogy más magyarázatokat keressenek a kémiai elemek létrehozására, amelyek nem kizárólag ritka asztrofizikai események előállításán alapulnak.
A témával kapcsolatos kutatásokat követően a tudósok a K4-47 ködben, amely 15 000 fényév távolságra található, nagy mennyiségű szén-izotópot tartalmazó gáz- és porfelhőket fedeztek fel.
"Ezeknek az izotópoknak a jelenléte a K4-47 ködben azt jelzi, hogy nincs szükségünk furcsa, egzotikus csillagokra, hogy megmagyarázzuk eredetüket. Úgy tűnik, hogy még a hétköznapi csillagok is képesek előállítani őket "- mondta Ziurys.
A legtöbb közönséges csillag, például a Nap, nem ér véget új vagy szupernóva-robbanásokkal.
Mint az összes csillag mintegy 90% -a, a Nap is fokozatosan emelkedni fog, mivel tömege zsugorodik, és óriási vörös csillaggá válik. Később a Nap fehér törpe csillaggá válik, miután elvesztette külső héját.
A csillagok evolúciójának ezen szakaszában meg lehet teremteni a szükséges feltételeket a kémiai elemek nehéz izotópjainak képződéséhez.
Mivel a gravitáció már nem képes fenntartani a csillag külső légkörét, a hélium továbbra is a csillagmagba tömörül, növelve annak sűrűségét és hőmérsékletét.
A hélium felhalmozódása évmilliókig tart, de hirtelen a nehéz kémiai elemek képződéséhez szükséges feltételek teljesülhetnek.
Miután a hőmérséklet eléri a mintegy 100 millió Celsius fok kritikus értéket, a hélium szénet képez, amely folyamat hatalmas energiát szabadít fel.
A héliumatomok ilyen körülmények között nem gázként működnek, hanem úgy kötődnek egymáshoz, mint egy folyékony óceánban.
A csillagot ez a folyamat nem pusztítja el, mint egy szupenova esetében, mert ez a folyamat inkább egy csillagkitöréshez hasonlít.
Végül a hélium körülbelül 6% -a szénné alakul.
A szén-izotópok elterjedése a K4-47-ködben akkor is megmagyarázható, ha ez a köd egy ugyanazon gázfelhőben kialakult bináris csillagrendszer eredménye.
Bizonyos izotópok eredetének megértése új módszert nyújthat a csillagászok számára az anyag eredetének tanulmányozására a Naprendszerben.
"Gondolhat azokra a szemcsékre, amelyeket a meteoritokban találunk, mint a csillag hamu, amely néhány csillag eltűnéséből maradt a Naprendszer kialakulásakor.
Arra számítunk, hogy ilyen granulátumokat találunk a Bennu aszteroidán a Naprendszer kialakulásából, és ez a kutatás segít megérteni, honnan származik a Bennu-ból származó anyag "- mondta Tom Zega, a tanulmány társszerzője.
Ez a kutatás a Nature folyóiratban jelent meg.