Τρίτη, 9 Ιανουαρίου 2018

Η Συμπαντική μας δομή.


Η επιστήμη της Αστροφυσικής αποκαλύπτει την προέλευση του ανθρώπινου σώματος.




Το κατάλοιπο του υπερκαινοφανούς Κασσιόπη Α περιέχει τεκμηριωμένα χαρακτηριστικά μιας ευρείας ποικιλίας στοιχείων του περιοδικού πίνακα, συμπεριλαμβανομένων όλων εκείνων που είναι αναγκαίο για τη δημιουργία του ανθρώπινου DNA.
Εικόνα: NASA/CXC/SAO



Σε κατώτερο επίπεδο, το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από σωματίδια: κυρίως ατομικούς πυρήνες και ηλεκτρόνια.



Τα στοιχεία που υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα. Ενώ, κατά μάζα, είμαστε κυρίως από Οξυγόνο, Άνθρακα, Υδρογόνο και Άζωτο, υπάρχουν δεκάδες στοιχεία που είναι απαραίτητα για τις διαδικασίες υποστήριξης της ζωής στο ανθρώπινο σώμα.
Εικόνα: Openstax college, Anatomy & Physiology, Connexions Web site

Αν και υπάρχουν περίπου 90 γνωστά φυσικά στοιχεία, η προέλευση τους  εντοπίζεται από μια τεράστια ποικιλία από τοποθεσίες πριν ακόμα -αυτά τα στοιχεία- φτάσουν στη Γη.



Η Μεγάλη έκρηξη δημιούργησε ύλη και αντιύλη, με λίγο περισσότερη ύλη να δημιουργείται σε κάποιο σημείο, δημιουργώντας το γνωστό μας Σύμπαν εως σήμερα. Στα πρώτα στάδια σχηματισμού του Σύμπαντος, προτού ακόμα σχηματιστούν οποιαδήποτε άστρα, τα πρωτογενή στοιχεία που συναντάμε είναι μόνο Υδρογόνο, Ήλιο και ιχνοστοιχεία Λιθίου
 Εικόνα: E. Siegel / Beyond The Galaxy
 
Η εξαιρετικά θερμή διαδικασία της Μεγάλης έκρηξης παρέχει την προέλευση των ελαφρύτερων στοιχείων: το Υδρογόνο και το Ήλιο, που αποτελούν ακόμα το 98% του σημερινού Σύμπαντος.



Καλλιτεχνική απεικόνιση για το περιβάλλον που θεωρείται ότι υπήρχε στο πρώιμο Σύμπαν μετά από τα πρώτα τρισεκατομμύρια αστέρια, τα οποία σχηματίστηκαν, και μετά το κύκλο ζωής του έπαψαν να υπάρχουν. Η ύπαρξη και ο κύκλος ζωής των αστεριών είναι η πρωταρχική διαδικασία που εμπλουτίζει το Σύμπαν πέρα από την απλή παρουσία του Υδρογόνου και του Ήλιου.

Εικόνα: NASA/ESA/ESO/Wolfram Freudling et al. (STECF)


Τα αστέρια από τη στιγμή που θα σχηματιστούν έως και τη στιγμή που θα γίνουν…αστρόσκονη,  παρέχουν το άλλο 2%, διεκδικώντας βασική ευθύνη για τα πολύπλοκα μόρια που υπάρχουν στο Σύμπαν μας.
  

Η δημιουργία ελεύθερων νετρονίων κατά τη διάρκεια των φάσεων υψηλής ενέργειας στον πυρήνα ενός αστεριού στο διάστημα της ζωής του, επιτρέπει την δημιουργία στοιχείων τα οποία και απεικονίζονται στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων της ύλης , ένα κάθε φορά, τα οποία χαρακτηρίζονται από απορρόφηση νετρονίων και ραδιενεργή αποσύνθεση. Οι Υπεργίγαντες και οι γίγαντες αστέρες που εισέρχονται στην φάση των λεγόμενων Πλανητικών νεφελωμάτων φαίνεται ότι το το κάνουν αυτό μέσω της μιας διαδικασίας νουκλεοσύνθεσης που είναι γνωστή σαν s-process . 
Εικόνα: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
 
Μικρότερα αστέρια, όπως ο Ήλιος μας, συντήκουν τα ελαφριά στοιχεία σε βαρύτερα, οικοδομώντας αργά την πιο ποιοτική εικόνα του περιοδικού πίνακα προσθέτοντας νετρόνια ένα κάθε φορά.



Το κατάλοιπο του Υπερκαινοφανούς (Σουπερνόβα) G1.9 + 0.3, που είναι ίσως και η πιο πρόσφατη  Σουπερνόβα στο Γαλαξία μας, όπως αυτή απεικονίζεται εδώ από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Τσάντρα το 2013. Οι ¨υπογραφές¨ από τα υπολείμματα των  Σουπερνόβα και των υλικών τους που βίαια εξεσφενδονίζονται προς το διάστημα (ejecta ), μας οδηγούν στο να υπολογίσουμε με ακρίβεια τη ποσότητα από κάθε βαρύ στοιχείο το οποίο προέρχεται από αυτή την συγκεκριμένη πηγή της έκρηξης αυτής.
Εικόνα: NASA/CXC/NCSU/K.Borkowski et al.
 
Τα μεγαλύτερα και πιο ογκώδη αστέρια τελειώνουν τη ζωή τους με μια έκρηξη  υπερκαινοφανούς μια Σουπερνόβα όπως συνηθίζεται να λέγεται, με τους πυρήνες τους να καταρρέουν προς το εσωτερικό τους λόγω της έλλειψης ισορροπίας ανάμεσα στις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης που συντελούνται μέσα στο άστρο, και της βαρύτητας που τελικά κερδίζει το ¨παιχνίδι¨.  Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την εκτίναξη, την επιστροφή πιο γλαφυρά θα λέγαμε, τεράστιων ποσοτήτων καιόμενων υλικών που μέχρι πριν ήταν τα καύσιμα του αστέρα, πίσω στο Σύμπαν.



Κατά τις  τελευταίες στιγμές της συγχώνευσης, δύο άστρα νετρονίων δεν εκπέμπουν απλώς βαρυτικά κύματα, αλλά μια καταστροφική έκρηξη που αντανακλάται σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και ένα πλήθος βαρέων στοιχείων εκτοξεύεται ψηλά, προς το εξαιρετικά ¨ποιοτικό μέρος¨ θα έλεγε κάποιος του περιοδικού πίνακα.
Εικόνα: University of Warwick / Mark Garlick

Εν τω μεταξύ, λευκοί νάνοι και αστέρες νετρονίων συγχωνεύονται και εκρήγνυνται, εμπλουτίζοντας ακόμη περισσότερο το Σύμπαν με στοιχεία της ύλης.


Η εικόνα αυτή από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο ακτίνων –Χ Τσάντρα της ΝΑΣΑ, δείχνει τη θέση των διαφόρων στοιχείων του κατάλοιπου υπερκαινοφανούς Κασσιόπη Α, και περιλαμβάνει το Πυρίτιο(κόκκινο), το Θείο (κίτρινο), το Ασβέστιο (πράσινο) και το Σίδηρο (μοβ). Κάθε ένα από αυτά τα στοιχεία παράγει ακτίνες Χ μέσα σε στενές περιοχές ενέργειας, επιτρέποντας τη χαρτογράφηση της θέσης τους.
Εικόνα: NASA/CXC/SAO
 
Χάρη στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο ακτίνων –Χ Τσάντρα της ΝΑΣΑ, μπορούμε να παρατηρήσουμε την ποσότητα από κάθε βαρύ στοιχείο το οποίο προέρχεται από πρόσφατες εκρήξεις υπερκαινοφανών (Σουπερνόβα).




Τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα και η προέλευσή τους, αναλύονται λεπτομερώς στην παραπάνω εικόνα. Η συντριπτική πλειοψηφία του ανθρώπινου σώματος, συμπεριλαμβανομένης της πλειοψηφίας του οξυγόνου, του άνθρακα, του αζώτου, του φωσφόρου, του ασβεστίου και του σιδήρου, οφείλουν την πρωταρχική προέλευσή τους σε τεράστια αστέρια που έχουν τελειώσει τη ζωή τους μέσα σε μία κολοσσιαία έκρηξη υπερκαινοφανούς.
Εικόνα: NASA/CXC/SAO/K. Divona


Όταν πρόκειται για το ανθρώπινο σώμα, η πλειοψηφία αυτού που μας προσδιορίζει σαν βιολογικά όντα, προέρχεται από υπερκαινοφανείς αστέρες, και όχι από οποιαδήποτε άλλη πηγή.




Καθώς ένα μεγάλο άστρο ( πάνω από 1,44 Ηλιακές μάζες )πλησιάζει το τέλος της εξέλιξής του, τα βαρέα στοιχεία που παράγονται από την πυρηνική σύντηξη στο εσωτερικό του,  συγκεντρώνονται προς το κέντρο του αστέρα. Όταν το αστέρι τελικά εκρήγνυται,γίνεται αυτό που οι Αστροφυσικοί ονομάζουν Υπερκαινοφανής αστέρας¨ . Η συντριπτική πλειοψηφία των εξωτερικών στρωμάτων του απορροφούν γρήγορα τα νετρόνια, ¨σκαρφαλώνοντας¨  έτσι στα …υψηλά διαμερίσματα του Περιοδικού Πίνακα, και επίσης …¨εκδιώκονται πίσω, στο Σύμπαν, όπου συμμετέχουν στην επόμενη γενιά σχηματισμού αστέρων και πλανητών. Μια τεράστια, Συμπαντική ανακύκλωση.
Εικόνα: NASA / CXC / S. Lee


Ποιο είναι το μεγαλύτερο εύρημα ; Κάθε στοιχείο που απαιτείται για να δομηθεί το DNA μας  βρίσκεται στο ¨μετέπειτα¨ της έκρηξης ενός αστεριού.





Στην εικόνα βλέπουμε μια  σάρωση από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σε υποκυτταρικό επίπεδο. Ενώ το DNA είναι ένα απίστευτα πολύπλοκο και μακρύ μόριο, είναι κατασκευασμένο από τα ίδια δομικά στοιχεία (άτομα) όπως και όλα τα άλλα στοιχεία.
Εικόνα- Public domain image by Dr. Erskine Palmer, USCDCP

Από τον: Ethan Siegel   




Τελειώνοντας θα συμπληρώσω με τα λόγια που διαβάζουμε στο νέο βιβλίο του Αστρονόμου Κυρίου Διονύση Σιμόπουλου επίτιμου διευθυντή του Ευγενιδείου Πλανηταρίου που κυκλοφόρησε πρόσφατα με τίτλο:  «Είμαστε αστρόσκονη –  Σύμπαν χωρίς τέλος» :

«Το άγνωστο συχνά τρομάζει τον κόσμο. Πολλούς τους κάνει να αισθάνονται χαμένοι. Μόνοι. Ανασφαλείς. Σε άλλους το άγνωστο κεντρίζει την περιέργεια. Τους κάνει ανυπόμονους. Περήφανους. Να αισθάνονται μέρος από κάτι μεγαλύτερο απ' αυτούς. Είμαστε όλοι μας αστρόσκονη και κάποια μέρα θα ξαναγυρίσουμε στα άστρα. Κάποια μέρα θα υπάρξουν άλλοι κόσμοι, γεμάτοι με άλλα όντα, αστράνθρωποι σαν εμάς, που θα γεννηθούν από τις στάχτες ενός, κάποιου άλλου, πεθαμένου άστρου. Ενός άστρου που σήμερα το λέμε Ήλιο» 



Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά και εικόνα 1 : Δημήτρης Γκίκας.
 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

 Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com  . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Γιά την ομάδα : @Aratosastronomy