Tähden sisäinen keittiö
Muutama minuutti alkuräjähdyksen jälkeen maailmankaikkeudessa oli valmiina hyvin niukka valikoima: vetyä, heliumia ja häivähdys litiumia. Happea, hiiltä tai kalsiumia - atomeja, joista suurimmaksi osaksi koostut - ei silloin yksinkertaisesti vielä ollut olemassa.
Tähti toimii kuin oman painonsa alla käyvä uuni. Painovoima puristaa ydintä, lämpötila nousee ja kevyet ytimet sulautuvat raskaammiksi. Kun yksi polttoaine loppuu, ydin puristuu entistä tiukemmin kasaan ja seuraava syttyy - mutta jokainen seuraava palaa edellistä kuumempana ja nopeammin. Elämänsä lopulla massiivinen tähti on rakenteeltaan kuin kerroksittainen sipuli.
- Rautaydin - fuusio ei enää tuota energiaa
- Pii → rauta: noin vuorokausi
- Happi ja neon: kuukausia
- Hiili: satoja vuosia
- Vety → helium: miljoonia vuosia
Raudassa ketju katkeaa: sen ydin on tiukimmin sitoutunut, eikä sitä raskaampien ytimien fuusio enää vapauta energiaa vaan kuluttaa sitä. Tuki katoaa, ydin luhistuu alle sekunnissa ja iskuaalto levittää uloimmat kerrokset ympäri galaksia. Kaikki, mitä tähti on miljoonien vuosien aikana keittänyt, päätyy tähtienväliseen kaasuun - tulevien planeettojen raaka-aineeksi. Näin leviävät happi ja pii, joita on syntynyt kerroksiin ennen luhistumista. Räjähdys ei kuitenkaan ole ainoa reitti ulos: proteiineissasi oleva hiili ei useimmiten räjähtänyt missään, vaan pienistä tähdistä niiden elämän loppuvaiheessa puhaltaneet tähtituulet veivät sen hiljalleen mukanaan, kun taas noin puolet raudasta - siitä samasta, joka nyt kuljettaa happea veressäsi - on peräisin valkoisten kääpiöiden räjähdyksistä.
Mistä sinut on tehty
Kun kehosi jaetaan massan perusteella osiin, lähes kaksi kolmasosaa siitä on happea, pääasiassa vedessä. Seuraavaksi eniten on hiiltä, josta jokainen proteiini rakentuu. Kalsium pitää luusi koossa, ja rautaa sinussa on vain murto-osa prosentista - mutta juuri se kuljettaa happea veressäsi.
Jos lasket massan sijaan atomit, kuva kääntyy päälaelleen: noin kuusi atomia kymmenestä sinussa on vetyä. Se on kevyttä, joten se vaikuttaa massaan vain vähän.
Ja tämä vety on samaa vetyä kuin maailmankaikkeuden ensimmäisillä minuuteilla: se ei ole koskaan käynyt tähden ytimessä. Lähes kaikki kehosi muu paino on kuitenkin kulkenut tähtien uunin läpi.
Mistä tämä tiedetään
Vuonna 1952 Paul Merrill havaitsi teknetiumin viivoja useiden punaisten jättiläisten spektreissä. Teknetiumilla ei ole stabiileja isotooppeja: tähdissä näkyvä isotooppi hajoaa satojentuhansien vuosien kuluessa, kun taas tähti elää miljardeja vuosia. Se ei siis ollut tähdessä sen syntyessä, vaan sitä valmistuu siellä parhaillaan.
Toinen todiste saatiin vuonna 2017, kun tähtitieteilijät havaitsivat kahden neutronitähden yhdistymisen ja ehtivät tarkastella jälkihehkua. Se himmeni juuri niin kuin vastasyntyneiden raskaiden alkuaineiden pilven kuuluukin himmetä; strontium tunnistettiin sen viivoista luotettavasti, kun taas kulta ja platina tunnistettiin kokonaiskuvion perusteella. Näiden havaintojen perusteella juuri tällaisissa yhdistymisissä syntyvät kulta ja muut kaikkein raskaimmat alkuaineet.
Alkuaineiden taonta tähdissä - vahva näyttö, kullan alkuperästä heikompi
Miksi tähti ei voi saada energiaa fuusioimalla rautaa raskaampia ytimiä?
Mistä veressäsi happea kuljettava rauta on peräisin?
Lähteet
- Merrill, 1952 - teknetium S-tyypin tähtien spektreissä
- GW170817-yhdistymisen jälkeisen kilonovan havainnot, 2017. Carl Sagan, Cosmos: ”Olemme tähtien ainetta”
Seuraavaksi sarjassa ”Elämä maailmankaikkeudessa”
2 artikkelia kokonaan sivustolla, vielä 3 sovelluksessa
