Tudta-e, hogy aranygyűrűje egy csillagkatasztrófa emléke?

A szupernóva állapot olyan gigantikus termonukleáris robbanás, amelynek során a periódusos rendszer nehéz elemei, köztük az arany is létrejönnek

Az atomfizikai és csillagászati kutatások 20. századi forradalma tette lehetővé, hogy megértsük, hogyan jöttek létre a nehézelemek, köztük a nemesfémek is.

Nem csak az arany, de a létezésünk is ennek köszönhető

A szupernóva-robbanás az univerzum legritkább jelenségei közé tartozik. E gigantikus erejű termonukleáris robbanás során a rövid időre létrejövő hatalmas nyomáson és hőmérsékleten épülnek fel a vasnál nehezebb elemek, köztük a periódusos rendszer 79-es számú eleme, az arany is.

A szupernóva állapot olyan gigantikus termonukleáris robbanás, amelynek során a periódusos rendszer nehéz elemei, köztük az arany is létrejönnek Forrás: Universe Today

A szupernóva-robbanás során felszabaduló energiamennyiséget jól szemlélteti, hogy a szupernóva fénye rövid időre elérheti az adott galaxisban lévő összes csillag (általában 100 és 200 milliárd között) együttes fényét.

Az NGC-4526 jelű spirálgalaxisban felrobbant SN 1994D jelű szuparnóva, amely a kép bal alsó sarában látható. A szupernóva fényessége elérheti a galaxis összes csillagának együttes fényességét Forrás: NASA/ESA

E viszonylag rövid és hevesen zajló folyamatban

jön létre a periódusos rendszer összes természetes eleme.

A nehézelemek, - így köztük a gyűrűnk vagy nyakláncuk alapanyagát alkotó arany - tehát egy múltbeli csillagkatasztrófa emlékét őrzik.

Az aranyból készült ékszerek és dísztárgyak mind egy időben távoli csillagkatasztrófa emlékei Forrás: Wikimedia Commons

De nem csak a nemesfém ékszereket, hanem tulajdonképpen a földi életet is e múltbéli kozmikus nukleáris robbanásnak köszönhetjük. Az élet kialakulásához szükséges bonyolult molekulák ugyanis nem jöhettek volna létre a periódusos rendszer elemei nélkül,

amelyek teljes egészében az egykori szupernóva gigantikus atomi kohójában keletkeztek.

Joggal felvetődhet a kérdés, hogy mindez hogyan válhatott a Föld, mint bolygó alkotórészévé?

Egy csillag halála kódolta a földi élet lehetőségét

A Napban és a Földön található, lítiumnál nehezebb fémek léte annak köszönhető, hogy még a naprendszer kialakulása előtt kozmikus környezetünkben szupernóva robbanás történt.

A naprendszer csillagközi (intersztelláris) gáz és porködből alakult ki.

Ez a porköd már megvolt, amikor a múltbéli szupernóva-robbanás bekövetkezett.

A csillagközi gáz és porfelhőket a közelükben felrobbanó szupernóva összenyomja, és nehéz elemekkel dúsítja fel anyagukat Forrás: NASA/ESA

A szupernóva-robbanás során a csillag ledobja külső rétegét, amely a környezetét a hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemekkel dúsítja fel. Ha a szupernóva közelében kozmikus gáz és porfelhő (úgynevezett nebula, „köd”) található, a robbanás ereje nem csak nehézelemekkel „szennyezi”, hanem össze is nyomja a zömében hidrogénből álló anyagfelhőt,

ez pedig elindíthatja a csillagkeletkezés folyamatát.

Az egykori szupernóvának tehát nem csak az aranygyűrűnket, hanem áttételesen a létezésünket is köszönhetjük.

Normális csillagok normálisan halnak meg

A csillagoknak ugyanúgy megvan a saját életútjuk, mint nekünk, embereknek. A csillagközi por és gázfelhők anyagából kialakult fiatal és forró csillagok tömegét legnagyobb részt a világegyetem alapanyaga, a hidrogén építi fel. Amikor a csillagközi porfelhőben képződött anyagcsomó belsejében a hőmérséklet és a nyomás eléri a kritikus értéket, azaz ha beindul és folyamatossá válik a termonukleáris fúzió, beszélünk a csillag megszületéséről.

A híres Rák-köd, az 1054-ben a Rák-csillagképben felvillant szupernóva által kidobott anyagfelhő. A szupernóva a korabeli feljegyzések szerint, fényes nappal is látszott az égbolton Forrás: NASA/ESA

A csillag életszakaszának első és leghosszabb ideig tartó periódusában először a hidrogént égeti el; a magfúzió eredményekét két hidrogénatom egy héliumatommá egyesül, miközben energia szabadul fel. Amikor a csillag felégette hidrogénkészletét, lecsökken a belső hőmérséklet és a nyomás, a csillag zsugorodni kezd.

Az összehúzódás viszont megnöveli a csillag belsejében a nyomást és a hőmérsékletet,

így ismét beindul magfúzió, csak ekkor már a hélium lesz a tüzelőanyag. Hogy ezután mi történik, az alapvetően a csillag tömegétől függ.

Mikor válik szupernóvává egy csillag?

Ha és amennyiben a csillag tömege kisebb, mint 1,44 naptömeg (ez az úgynevezett Chandrasekhar-határ) amikor a fúzióval elégetett „fűtőanyag” eléri a 26-os rendszámú vasat, a csillag stabil fehér törpévé alakul élete alkonyán. Ha azonban a csillag tömege ennél nagyobb, az összehúzódás folytatódik, és az eredeti tömeg függvényében az égitest neutroncsillaggá, vagy feket lyukká roskad össze.

A Rák-ködben felrobbant szupernóva maradványa az anyagfelhő közepén látható pulzár Forrás: NASA/ESA

Szupernóva – leegyszerűsítve – kétfajta módon jöhet létre. Az egyik esetben a fehér törpe állapotba jutott csillag kettős rendszert alkot egy óriáscsillaggal, amelyből a szupersűrű fehér törpe annyi anyagot vonz magához, hogy „meghízva” túllépi a Chandrasekhar-határt, és szupernóvává alakul. A másik esetben olyan nagyméretű csillagok, amelyeknek kezdeti tömege meghaladja a 8 naptömeget, nukleáris fűtőanyaguk teljes elhasználása után összeroppannak (gravitációs kollapszus).

A 2008-ban megfigyelt SN 2008D jelű szupernóva. A kép baloldali mezejében az objektum röntgen-tartományban megörökített képe látható Forrás: NASA/ESA

8-20 naptömegnél bekövetkezett szupernóva-robbanás esetén egy kompakt forró objektum, a pulzár marad vissza az ellobbant szupernóva után,

20-40 naptömegnél pedig fekete lyuk keletkezik.

A mintegy 200 milliárd csillagból álló Tejútrendszerben – tágabb kozmikus hazánkban – évente átlag 50 szupernóva-robbanást észlelnek, ami szintén e jelenség kivételes ritkaságát bizonyítja.