Pochodzimy od gwiazd. Kosmiczny grobowiec supernowej pokazuje, jak powstają pierwiastki

11 tys. lat świetlnych od Ziemi znajduje się Kasjopeja A. To kosmiczny grób supernowej, której eksplozja nastąpiła nieco ponad 300 lat temu, prawdopodobnie w 1680 r. Astronomowie szacują, że Kasjopeja A u swych początków miała 16 mas Słońca, a przed eksplozją straciła 70 proc. masy.

Dzięki Teleskopowi Kosmicznemu Chandra możemy dowiedzieć się, jakie pierwiastki powstały w wyniku eksplozji. Zdjęcia wykonane w zakresie promieniowania rentgenowskiego pozwalają naukowcom określić nie tylko ilość, ale również lokalizację poszczególnych pierwiastków.

Żywot gwiazdy jest stosunkowo przewidywalny. Przykładowo, w naszej, dość typowej gwieździe ciągu głównego, następuje proces syntezy termojądrowej. W ogromnym uproszczeniu polega ona na tym, że wodór zamienia się w hel, a w procesie tym wydzielane są duże ilości energii.

Zasadniczo gwiazdy wiodą dość proste życie. Przyciąganie grawitacyjne równoważone jest przez ciśnienie. Gdy paliwo się kończy, równowaga hydrostatyczna zostaje zachwiana. Następuje synteza cięższych pierwiastków. Jądro gwiazdy się kurczy, a jej otoczka zaczyna puchnąć. Ostatecznie dochodzi do potężnej eksplozji.

Rzecz jasna, nie każda gwiazda kończy jako supernowa. Słońce zamieni się najpierw w czerwonego olbrzyma, by ostatecznie wieść bardzo długi żywot białego karła.

Wróćmy do supernowych. Taka eksplozja jest potężna. W trakcie tego burzliwego epizodu obiekt może mieć jasność większą niż galaktyka. Supernowa, której wybuch zaobserwowano w 1054 r. miała być widoczna na niebie nawet za dnia przez kolejne 23 doby.

Astronomom służą choćby jako tzw. świece standardowe, umożliwiające pomiary odległości we wszechświecie. O wiele ważniejsze jest ich znaczenie jako źródła pierwiastków cięższych. Poniższa grafika układu okresowego pokazuje jakie jest pochodzenie pierwiastków.

Wspomniana już Kasjopeja A, czyli pozostałość po supernowej, została przebadana pod kątem składu chemicznego. Powstała więc swoista mapa lokalizacji poszczególnych pierwiastków w szczątkach supernowej.

Na zdjęciu poniżej widzimy więc kolejno: krzem, siarkę, wapń, żelazo. Na niebiesko pokazano falę uderzeniową. Naukowcy tłumaczą, że Teleskop Kosmiczny Chandra, działający w zakresie fal rentgenowskich, może rejestrować takie dane, bo nawet tysiące lat po eksplozji temperatura sięga milionów stopni.

Dane są bardzo ciekawe. W wyniku eksplozji miała rozproszyć się siarka, której ilość odpowiadać ma 10 tys. mas Ziemi. Krzemu miało ulecieć w kosmos tyle, co 20 tys. mas Ziemi. Żelaza - 70 tys. mas Ziemi, a tlenu 1 mln mas Ziemi. Wykryto też węgiel, azot, fosfor i wodór. Pokaźny zestaw startowy do budowy życia.

Warto przywołać po raz kolejny w kontekście powyższych szacowań, cytat z monumentalnego dzieła "Kosmos" Carla Sagana. Astronom w sposób niemalże poetycki wyraził nasze "gwiezdne" pochodzenie:

* Cytat pochodzi z książki “Kosmos” Carla Sagana w tłumaczeniu Marii Duch i Bronisława Rudaka, wydanej przez Zysk i S-ka.