Από τι αποτελείται το σύμπαν; - Ντένις Γουίλντφογκελ

Δείτε ολόκληρο το μάθημα εδώ: http://ed.ted.com/lessons/what-is-the-universe-made-of-dennis-wildfogel

Τα άτομα γύρω σας υπάρχουν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια -- και τα περισσότερα προέρχονται από το φλεγόμενο αεριούχο πυρήνα ενός άστρου. Ο Ντένις Γουίλντφογκελ αφηγείται τη σαγηνευτική ιστορία των μεγάλων ταξιδιών αυτών των ατόμων από τη Μεγάλη Έκρηξη μέχρι τη σημερινή τους μοριακή μορφή.

Μάθημα από τον Ντένις Γουίλντφογκελ, κινούμενη απεικόνιση από την Pew36 Animation Studios.

Όλα τα αντικείμενα γύρω σας

αποτελούνται από μικροσκοπικές μονάδες

που τις ονομάζουμε μόρια.

Τα μόρια με τη σειρά τους

αποτελούνται από άτομα.

Τα μόρια συχνά διασπώνται

και σχηματίζουν νέα μόρια.

Από την άλλη πλευρά,

σχεδόν όλα τα άτομα που έρχεστε σε επαφή,

κατά την διάρκεια της ζωής σας,

αυτά που βρίσκονται
στο έδαφος που πατάτε

στον αέρα που αναπνέετε,
στο φαγητό που τρώτε,

εκείνα που συνθέτουν κάθε ζωντανό πλάσμα,
και εσείς

υπάρχουν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια

και έχουν δημιουργηθεί σε περιοχές
που δε μοιάζουν με τον πλανήτη μας.

Το πως αυτά τα άτομα προήλθαν είναι
αυτό που θέλω να μοιραστώ μαζί σας.

Όλα ξεκίνησαν
πριν από 14 δισεκατομμύρια χρόνια

μ' ένα φαινόμενο που το αποκαλούμε
Η Μεγάλη Έκρηξη,

η οποία οδήγησε σε ένα σύμπαν
αποτελούμενο μόνο από αέριο.

Δεν υπήρχαν καθόλου αστέρια και πλανήτες.

Το αέριο αποτελούνταν μόνο από άτομα

που ανήκουν στα απλούστερα στοιχεία.

Περίπου το 75% ήταν υδρογόνο

και όλο σχεδόν το υπόλοιπο ήλιο.

Στοιχεία όπως ο άνθρακας,
το οξυγόνο ή το άζωτο δεν υπήρχαν.

Ούτε σίδηρος, ασήμι ή χρυσός.

Σε κάποια μέρη, η πυκνότητά του
ήταν ελαφρώς πυκνότερη από άλλα.

Λόγω της βαρύτητας αυτές οι περιοχές
προσέλκυσαν ακόμη περισσότερο αέριο,

το οποίο ενίσχυσε ακόμη περισσότερο
την έλξη της βαρύτητας,

η οποία στη συνέχεια προσέλκυσε
περισσότερο αέριο και ούτω καθεξής.

Τελικά, σχηματίστηκαν μπάλες αερίου
μεγάλης πυκνότητας,

που συρρικνώθηκαν
κάτω από την δική τους βαρύτητα

με συνέπεια
τη θέρμανση του εσωτερικού τους.

Σε κάποιο σημείο
ο πυρήνας μιας τέτοιας μπάλας

θερμαίνεται αρκετά
ώστε να λάβει χώρα πυρηνική σύντηξη.

Άτομα υδρογόνου συντήκονται
για να σχηματιστεί το ήλιο

συνοδευόμενο
από μεγάλη απελευθέρωση ενέργειας,

αρκετά ισχυρή ώστε να αντισταθμίσει
την συρρικνωτική δύναμη της βαρύτητας.

Όταν η ενέργεια που ωθείται προς τα έξω,
από τις αντιδράσεις σύντηξης,

συναντά τη βαρύτητα
που έλκει όλο το αέριο προς τα μέσα,

δημιουργείται μια ισορροπία.

Από αυτή τη διαδικασία
γεννιέται ένα αστέρι.

Κατά τη διάρκεια της ζωής του

οι αντιδράσεις σύντηξης στον πυρήνα
του τεράστιου αστεριού

θα παράγουν όχι μόνο ήλιο,

αλλά επίσης άνθρακα, οξυγόνο, άζωτο

και όλα τα άλλα στοιχεία του
περιοδικού πίνακα, μέχρι το σίδηρο.

Όμως εν τέλει,
ο πυρήνας εξαντλείται από καύσιμα

αφήνοντας το αστέρι υπό πλήρη κατάρρευση.

Αυτό προκαλεί μία απίστευτα ισχυρή έκρηξη

που την ονομάζουμε
υπερκαινοφανή αστέρα (σουπερνόβα).

Δύο πράγματα πρέπει να σημειωθούν

για το πώς οι υπερκαινοφανείς αστέρες
δημιουργούν στοιχεία.

Πρώτον, αυτή η έκρηξη
απελευθερώνει τόση πολλή ενέργεια

που η σύντηξη πραγματοποιείται βίαια

σχηματίζοντας στοιχεία με άτομα
ακόμα βαρύτερα του σιδήρου,

όπως το ασήμι, ο χρυσός και το ουράνιο.

Δεύτερον,
όλα τα στοιχεία που είχαν συσσωρευτεί

στον πυρήνα του αστεριού,

όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο,
το άζωτο και ο σίδηρος,

καθώς επίσης και όλα εκείνα που
σχηματίζονται κατά την έκρηξη σουπερνόβα

εκτινάσσονται στο διαστρικό χώρο,

όπου αναμειγνύονται με αέριο
που προϋπάρχει εκεί.

Στη συνέχεια
επαναλαμβάνεται η ίδια ιστορία.

Τα νέφη αερίου περιέχουν τώρα πολλά στοιχεία,

πέρα των αρχικών υδρογόνου και ηλίου,

έχουν περιοχές μεγαλύτερη πυκνότητας,

οι οποίες προσελκύουν περισσότερη ύλη
και πάει λέγοντας.

Όπως πριν, νέα αστέρια δημιουργούνται.

Ο ήλιος μας γεννήθηκε με αυτό τον τρόπο
περίπου πριν από 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Αυτό σημαίνει πως το αέριο
από το οποίο προήλθε

είχε εμπλουτιστεί το ίδιο
με πολλά στοιχεία

από τις εκρήξεις σουπερνόβα
από την αρχή του σύμπαντος.

Αυτός είναι λοιπόν ο τρόπος με τον οποίο
σχηματίστηκε ο ήλιος με όλα τα στοιχεία.

Συνεχίζει να αποτελείται κυρίως
από υδρογόνο σε ποσοστό 71%,

ενώ το περισσότερο από το υπόλοιπο
είναι ήλιο κατά 27%.

Αλλά, ας έχουμε κατά νου

ότι ενώ τα πρώτα αστέρια δημιουργήθηκαν

μόνο από υδρογόνο και ήλιο,

τα υπόλοιπα στοιχεία του περιοδικού πίνακα

αποτελούν το 2% του Ήλιου.

Τι γίνεται με τη Γη;

Ο σχηματισμός των πλανητών

είναι μια συμπτωματική διαδικασία
στον αστρικό σχηματισμό

από το ίδιο νέφος αερίου,
όπως το ίδιο το αστέρι.

Μικροί πλανήτες, όπως ο δικός μας,
δεν έχουν αρκετή βαρύτητα

για να συγκρατήσουν υψηλές ποσότητες
υδρογόνου και ηλίου

αφού και τα δύο αέρια είναι πολύ ελαφριά.

Έτσι, παρόλο που ο άνθρακας,
το άζωτο, το οξυγόνο και τα λοιπά αέρια

αποτελούν μόνο το 2% του αέριου νέφους
από το οποίο σχηματίστηκε η Γη

αυτά τα βαρύτερα στοιχεία διαμορφώνουν
τον μεγαλύτερο όγκο του πλανήτη μας

και τα πάντα πάνω σ' αυτόν.

Σκεφτείτε αυτό:

με εξαίρεση το υδρογόνο
και κάποιας ποσότητας ήλιου

το έδαφος που περπατάτε,

ο αέρας που αναπνέετε, εσείς,

τα πάντα αποτελούνται από άτομα

τα οποία δημιουργήθηκαν
στο εσωτερικό των αστεριών.

Όταν οι επιστήμονες
αρχικά κατέληξαν σ΄ αυτό το συμπέρασμα

στο πρώτο μισό του 20ού αιώνα,

ο διάσημος αστρονόμος
Χάρλοου Σάπλεϊ σχολίασε:

«Είμαστε αδέρφια των βράχων,
ξαδέρφια των σύννεφων».