Pôvod chemických prvkov v našom tele
Pôvod chemických prvkov v našom tele. Sme „hviezdny prášok“?
Hovorí sa, že všetci sme z „hviezdneho prachu“. Samozrejme, že v tele sú aj škodlivé baktérie, nehovoriac o hrdzi, arzéne ..., ale aj tak je úžasné si myslieť, že hmota v našich bunkách pochádza odniekiaľ z vesmíru.
Vedci nedávno objavili oblaky plynu a prachu v planetárnej hmlovine, kde sú izotopy niektorých chemických prvkov oveľa početnejšie, ako by mali byť, čo vyvoláva otázky o ich pôvode.
Na základe zloženia relatívne mladej planetárnej hmloviny K4-47 navrhli vedci z Arizonskej univerzity novú hypotézu o vzniku atómov, o ktorých sa predpokladá, že majú dosť exotický pôvod.
Väčšina chemických prvkov zodpovedných za zložitú chémiu, ktorá je základom života a geológie, je výsledkom rôznych jadrových reakcií, ktoré prebiehajú vo hviezdach.
Pôsobením gravitácie sa dostatočne veľké množstvo vodíka nevyhnutne premení jadrovou fúziou na hélium. Hélium bude zase vytvárať ťažšie chemikálie, napríklad lítium.
Ťažšie chemické prvky, ako je uhlík a kyslík, ktoré sú základom života, sa vytvárajú v jadrách hmotných hviezd, ktoré majú v čase svojho vzniku hmotnosť najmenej osem slnečných hmôt.
Aj za týchto podmienok sa niektoré izotopy týchto chemikálií tvoria ťažšie ako iné, ako napríklad uhlík 13, kyslík 17 a dusík 15, ktoré majú v jadre ďalší neutrón.
Aj keď sa tento rozdiel môže javiť ako nepodstatný, k tvorbe takýchto chemických prvkov dochádza v dôsledku výbuchov supernov, keď gravitácia hviezdy priťahuje hmotu v jej okolí, až kým sa hviezda zrazu nezrúti pod svoju vlastnú váhu.
Aspoň to si myslia vedci. Zdá sa však, že s touto hypotézou existuje problém.
„Teoretické modely založené iba na deviatich a supernovách nikdy nedokázali vysvetliť množstvá N-15 a O-17, ktoré vidíme v meteoritoch,“ uviedla výskumníčka Lucy Ziurys, ktorá je tiež vedúcou autorkou štúdie.
Množstvo ťažkých izotopov v meteoritoch, ktoré sa dostávajú na Zem, viedlo vedcov k hľadaniu ďalších vysvetlení pre vznik chemických prvkov, ktoré nie sú založené iba na výskyte zriedkavých astrofyzikálnych udalostí.
Po výskume na túto tému vedci objavili v hmlovine K4-47, ktorá je vo vzdialenosti 15 000 svetelných rokov, oblaky plynu a prachu obsahujúce veľké množstvo izotopov uhlíka.
„Prítomnosť týchto izotopov v hmlovine K4-47 naznačuje, že na vysvetlenie ich pôvodu nepotrebujeme nejaké zvláštne, exotické hviezdy. Zdá sa, že ich dokážu vyrobiť aj obyčajné hviezdy, “uviedla Ziurys.
Väčšina bežných hviezd, ako napríklad Slnko, nekončí výbuchmi nových alebo supernov.
Rovnako ako asi 90% všetkých hviezd bude aj Slnko postupne stúpať, keď sa jeho hmotnosť zmenšuje a zmení sa na obrovskú červenú hviezdu. Neskôr sa Slnko stane strateným vonkajším plášťom hviezdou bieleho trpaslíka.
V tomto štádiu vývoja hviezd by mohli byť vytvorené nevyhnutné podmienky pre vznik ťažkých izotopov chemických prvkov.
Pretože gravitácia už nedokáže udržať vonkajšiu atmosféru hviezdy, hélium sa bude naďalej hromadiť do hviezdneho jadra, čím sa zvýši jeho hustota a teplota.
Akumulácia hélia trvá milióny rokov, ale zrazu sa dajú dosiahnuť podmienky potrebné pre tvorbu ťažkých chemických prvkov.
Keď teplota dosiahne kritickú hodnotu asi 100 miliónov stupňov Celzia, vytvorí hélium uhlík, čo je proces, pri ktorom sa uvoľní obrovské množstvo energie.
Atómy hélia za týchto podmienok nebudú pôsobiť ako plyn, ale budú sa na seba viazať ako v tekutom oceáne.
Hviezda nebude zničená v dôsledku tohto procesu, ako je to v prípade supenovy, pretože tento proces je skôr ako hviezdna erupcia.
Nakoniec sa asi 6% hélia premení na uhlík.
Prevalenciu uhlíkových izotopov v hmlovine K4-47 možno vysvetliť, ak by táto hmlovina bola výsledkom binárneho systému hviezd, ktorý sa formoval v rovnakom oblaku plynu.
Pochopenie pôvodu určitých izotopov môže astronómom poskytnúť nový spôsob štúdia pôvodu hmoty v slnečnej sústave.
„Granule, ktoré nájdeme v meteoritoch, si môžete predstaviť ako hviezdny popol, ktorý zostal po zmiznutí hviezd v čase vzniku slnečnej sústavy.
Očakávame, že nájdeme také granuly z formovania slnečnej sústavy na asteroide Bennu a tento výskum nám pomôže pochopiť, odkiaľ hmota z Bennu pochádza, “uviedol Tom Zega, spoluautor tejto štúdie.
Tento výskum bol publikovaný v časopise Nature.