Cum au luat naștere atomii din corpul nostru? Dar cei care alcătuiesc munții sau cei din aerul pe care îl respirăm?
Aceștia s-au format în interiorul stelelor, în urma proceselor de fuziune nucleară, fiind răspândiți în Univers în urma exploziei supernovelor. Se pare însă că mare parte din atomii din care suntem făcuți provin dim stele care au explodat în alte galaxii. Acesta este rezultatul unui proiect de cercetare al unui grup de la Northwestern University
Corpul nostru este alcătuit din miliarde de miliarde de atomi. Printre aceștia, la loc de cinste, se numără atomii de carbon, azot, oxigen sau calciu.
Cum au luat însă naștere acești atomi?
Știm că în urma Big Bangului au fost generate particulele elementare, precum cuarcii sau electronii. La început, Universul era extrem de cald (particulele aveau o energie extrem de mare) însă datorita expansiunii Universului, pe măsurp ce timpul trecea, energia particulelor devenea din ce în ce mai mică.
Cuarcii s-au unit în protoni și neutroni, iar mai târziu, protonii împreună cu electronii au dat naștere atomilor de hidrogen. Am putea crede că toți atomii au luat naștere în felul acesta – prin unirea protonilor cu neutronii și adăugarea ulterioara a electronilor.
Nu este însă așa – după Big Bang au luat naștere doar atomii de hidrogen și parte din cei de heliu, precum și o cantitate infimă de alți atomi lejeri.
Cum se face însă că în lumea noastră avem o cantitate importantă din alte tipuri de atomi? Unde au luat naștere aceștia? Se știe că atomii mai grei decât cel de heliu s-au format în stele – care sunt adevărate fabrici de nuclee, în urma proceselor de fuziune nucleară care le mențin în viață și generează inclusiv lumina care le face strălucitoare.
Stelele au însă o viață limitată – când nu mai au la dispoziție combistibil nuclear, explodează. În funcție de mărimea stelelor, aceste explozii pot să fie extrem de violente și spectaculoase: este cazul așa-numitelor supernove!
Rezultă deci că planetele, noi înșine și tot ceea ce ne înconjoară a luat naștere în stele!
Până recent se credea că aceste stele ar fi evoluat și explodat în galaxia noastră, care conține la ora actuală cel puțin o sută de miliarde de stele. Rezultatele unui studiu recent arată însă că nu este deloc așa!
Un grup de cercetători de la Northwestern University, condus de Claude-André Faucher-Giguère, a efectuat o simulare pe calculator în cadrul proiectului Fire (Feedback in realistic environments). Cercetătorii au simulat explozii de supernove în diverse galaxii, studiind modul în care este răspândită în Univers materia.
Explozia supernovelor genereaza jeturi de materie care se mișcă cu viteze extrem de mari: mii de km pe secundă. Se generează astfel vânturi de particule care ajung în mediul interstelar și pot călători prin Univers, ieșind din propria galaxie. Este exact ceea ce cercetătorii cred că s-a întâmplat: mare parte din materia din galaxia noastră provine din alte galaxii – precum Norii (Mare și Mic) ai lui Magelan, care sunt galaxii foarte apropiate de a noastra, situate la 160.000 și 20.000 ani lumina. Galaxia noastră a „furat” mare parte din materia produsă în stelele acestor galaxii pitice.
Generarea de atomi în stele a avut la rândul ei o evluție interesantă de-a lungul instoriei Universului. Dacă, la început, primele stele care au luat naștere aveau la dispoziție doar hidrogen și heliu, pe măsură ce acestea explodau, răspândeau în Univers atomi mai grei.
Aceștia ajungeau să facă parte din nebuloasele care dădeau naștere altor stele. Procesul a continuat, materia din care erau formate nubuloasele îmbogățindu-se din ce în ce mai mult în cantitatea și tipul de atomi din care era compusă. Până când, în urmă cu mai bine de patru miliarde de ani, au luat naștere Soarele și planetele din Sistemul Solar.
Noi suntem deci pulbere de stele și mare parte din materia din care suntem compuși a luat naștere în interiorul stelelor care au explodat în alte galaxii. Suntem adevărați fii ai Universului!
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro