في وقت أو آخر ، سمع جميع المتحمسين للعلم كلمات الراحل كارل ساجان سيئة السمعة: "نحن مصنوعون من الأشياء النجمية". ولكن ماذا يعني ذلك بالضبط؟ كيف يمكن لكرات البلازما الهائلة ، التي تحرق وقودها النووي بشراهة في الزمان والمكان البعيد ، أن تلعب أي دور في إنتاج التعقيد الشاسع لعالمنا الأرضي؟ كيف يمكن أن يكون "النيتروجين في حمضنا النووي ، والكالسيوم الموجود في أسناننا ، والحديد في دمنا ، والكربون الموجود في فطائر التفاح" يمكن أن يكون عميقًا في قلوب هؤلاء العمالقة النجمية الضخمة؟
من غير المستغرب أن تكون القصة أنيقة ومذهلة للغاية.
تأتي جميع النجوم من بدايات متواضعة: وهي كتلة ضخمة دوارة من الغاز والغبار. تدفع الجاذبية السحابة إلى التكثيف أثناء دورانها ، وتدور في مجال من المواد معبأة بإحكام أكثر من أي وقت مضى. في نهاية المطاف ، يصبح النجم ليكون كثيفًا وساخنًا لدرجة أن جزيئات الهيدروجين في قلبه تتصادم وتندمج في جزيئات جديدة من الهيليوم. تطلق هذه التفاعلات النووية دفقات قوية من الطاقة في شكل ضوء. يضيء الغاز بشكل مشرق. ولادة نجم.
المصير النهائي لنجمنا الوليد يعتمد على كتلته. تحترق النجوم الصغيرة وخفيفة الوزن على الرغم من أن الهيدروجين في نواتجها أبطأ من النجوم الأثقل ، مما يضيء بشكل أكثر قتامة إلى حد ما ولكنه يعيش أطول. مع مرور الوقت ، يتسبب انخفاض مستويات الهيدروجين في مركز النجم في تقليل تفاعلات اندماج الهيدروجين. قلة تفاعلات اندماج الهيدروجين تعني طاقة أقل ، وبالتالي ضغط خارجي أقل.
في نقطة معينة ، لم يعد النجم قادرًا على الحفاظ على التوتر الذي كان قلبه يحافظ عليه ضد كتلة طبقاته الخارجية. تنحني الجاذبية للقياس ، وتبدأ الطبقات الخارجية في الانزلاق إلى الداخل على القلب. لكن انهيارها يسخن الأمور ، مما يزيد من الضغط الأساسي وعكس العملية مرة أخرى. يتم إنشاء غلاف جديد لحرق الهيدروجين خارج القلب مباشرة ، يعيد إنشاء حاجز ضد جاذبية طبقات سطح النجم.
بينما يستمر القلب في إجراء تفاعلات اندماج الهيليوم ذات الطاقة المنخفضة ، تدفع قوة غلاف حرق الهيدروجين الجديد إلى خارج النجم ، مما يتسبب في تضخم الطبقات الخارجية أكثر وأكثر. يتوسع النجم ويبرد ليصبح عملاقًا أحمر. ستفلت طبقاته الخارجية في نهاية المطاف من جاذبية الجاذبية تمامًا ، وتطفو في الفضاء وتترك وراءها قلبًا صغيرًا ميتًا - قزمًا أبيض.
كما تتعثر النجوم الأثقل في بعض الأحيان في القتال بين الضغط والجاذبية ، مما يخلق قذائف جديدة من الذرات لتندمج في هذه العملية ؛ ومع ذلك ، على عكس النجوم الأصغر ، تسمح كتلتها الزائدة بمواصلة تشكيل هذه الطبقات. والنتيجة هي سلسلة من المجالات متحدة المركز ، تحتوي كل قذيفة على عناصر أثقل من تلك التي تحيط بها. الهيدروجين في القلب يؤدي إلى الهليوم. تندمج ذرات الهيليوم معًا لتكوين الكربون. يتحد الكربون مع الهيليوم لتكوين الأكسجين ، الذي يندمج في النيون ، ثم المغنيسيوم ، ثم السيليكون ... على طول الجدول الدوري للحديد ، حيث تنتهي السلسلة. تعمل مثل هذه النجوم الضخمة مثل الفرن ، مما يدفع هذه التفاعلات عن طريق الطاقة المتاحة.
لكن هذه الطاقة هي مورد محدود. بمجرد أن يصبح قلب النجم كرة صلبة من الحديد ، لم يعد بإمكانه دمج العناصر لتوليد الطاقة. كما كان الحال بالنسبة للنجوم الأصغر ، فإن ردود الفعل الأقل نشاطًا في قلب النجوم ذات الوزن الثقيل تعني ضغطًا خارجيًا أقل ضد قوة الجاذبية. ستبدأ الطبقات الخارجية للنجم في الانهيار ، مما يعجل بخطى اندماج العناصر الثقيلة ويقلل من كمية الطاقة المتاحة للحفاظ على تلك الطبقات الخارجية. تزداد الكثافة أضعافا مضاعفة في النواة المتقلصة ، وتشوش معا البروتونات والإلكترونات بإحكام بحيث تصبح كيانًا جديدًا تمامًا: نجم نيوتروني.
عند هذه النقطة ، لا يمكن أن يصبح القلب أكثر كثافة. الأصداف الخارجية الضخمة للنجم - لا تزال تتدحرج إلى الداخل وما زالت مليئة بالعناصر المتطايرة - لم يعد لديها أي مكان تذهب إليه. إنهم يندفعون إلى القلب مثل جهاز حفر نفطي مسرع يصطدم بجدار من الطوب ، وينفجر إلى انفجار هائل: مستعر أعظم. تسمح الطاقات غير العادية المتولدة خلال هذا الانفجار في النهاية بانصهار العناصر حتى أثقل من الحديد ، من الكوبالت إلى اليورانيوم.
تنتقل موجة الصدمة النشيطة التي تنتجها السوبرنوفا إلى الكون ، وتدفع العناصر الثقيلة في أعقابها. يمكن دمج هذه الذرات لاحقًا في أنظمة الكواكب مثل نظامنا. وبالنظر إلى الظروف المناسبة - على سبيل المثال ، نجم مستقر بشكل مناسب وموقع داخل منطقته السكنية - توفر هذه العناصر لبنات البناء لحياة معقدة.
اليوم ، أصبحت حياتنا اليومية ممكنة بفضل هذه الذرات ، التي نشأت منذ فترة طويلة في حياة وموت نجمات النجوم الضخمة. قدرتنا على فعل أي شيء على الإطلاق - الاستيقاظ من نوم عميق ، أو الاستمتاع بوجبة لذيذة ، أو قيادة سيارة ، أو كتابة جملة ، أو إضافة أو طرح ، أو حل مشكلة ، أو الاتصال بصديق ، أو الضحك ، أو البكاء ، أو الغناء ، أو الرقص ، أو الركض ، القفز ، واللعب - يحكمه في الغالب سلوك سلاسل صغيرة من الهيدروجين مع عناصر أثقل مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفور.
توجد عناصر ثقيلة أخرى بكميات أصغر في الجسم ، ولكنها مع ذلك ضرورية للغاية للأداء السليم. على سبيل المثال ، يعمل الكالسيوم والفلور والمغنيسيوم والسيليكون جنبًا إلى جنب مع الفوسفور لتقوية العظام والأسنان وتنميتها. يلعب الصوديوم المؤين والبوتاسيوم والكلور دورًا حيويًا في الحفاظ على توازن السوائل في الجسم والنشاط الكهربائي ؛ ويحتوي الحديد على الجزء الأساسي من الهيموجلوبين ، وهو البروتين الذي يمد خلايا الدم الحمراء بالقدرة على إيصال الأكسجين الذي نستنشقه إلى بقية الجسم.
لذا ، في المرة التالية التي تمر فيها بيوم سيء ، جرب هذا: أغمض عينيك ، خذ نفسًا عميقًا ، وتأمل في سلسلة الأحداث التي تربط جسمك وعقلك بمكان يبعد مليارات السنين الضوئية ، عميقًا في المناطق البعيدة من المكان والزمان. تذكر أن النجوم الضخمة ، أكبر بكثير من شمسنا ، قضت ملايين السنين في تحويل الطاقة إلى مادة ، مما يخلق الذرات التي تشكل كل جزء منك ، والأرض ، وكل شخص تعرفه وتحبه.
نحن البشر صغيرون جدا. ومع ذلك ، فإن الرقص الدقيق للجزيئات المصنوعة من هذه الأشياء النجمية يؤدي إلى ظهور بيولوجيا تمكننا من التفكير في كوننا الأوسع وكيف وصلنا إلى الوجود على الإطلاق. شرح كارل ساجان نفسه بشكل أفضل: "جزء من كياننا يعرف أن هذا هو المكان الذي جئنا منه. نتوق للعودة ؛ ويمكننا ذلك ، لأن الكون في داخلنا أيضًا. نحن مصنوعون من مواد نجمية. نحن وسيلة لكي يعرف الكون نفسه ".
