Miből van az univerzum? - Dennis Wildfogel

A teljes leckét lásd: http://ed.ted.com/lessons/what-is-the-universe-made-of-dennis-wildfogel

A benned és körülötted lévő atomok évmilliárdok óta léteznek. Többségük egykori csillagok izzó magvában keletkezett. Dennis Wildfogel az atomok lebilincselő történetét meséli el az ősrobbanástól a mai molekulákig, melyek atomokból állnak.

Lecke: Dennis Wildfogel. Animáció: Pew36 Animation Studios.

A körötted lévő anyagi tárgyak nagy része

azokból a szubmikroszkopikus egységekből áll,

amelyeket molekuláknak hívunk.

A molekulák maguk összetettek,

és különféle atomokból állnak.

A molekulák gyakran elbomlanak,

és más molekulák jönnek létre.

Ezzel szemben

gyakorlatilag az összes atom, amellyel találkozni fogsz

életed során --

mindazt, ami a földben van alattad,

a levegőben, amit beszívsz, az ételben, amit megeszel,

azokat, amelyek az élőlényeket alkotják, téged is beleértve --

már évmilliárdok óta létezik,

és egészen másféle helyen keletkezett, mint ez a bolygó.

Lássuk hát, hogyan is jöttek létre ezek az atomok.

Az egész 14 milliárd éve kezdődött el,

azzal az eseménnyel, amelyet ősrobbanásnak hívunk;

ez egy olyan univerzumot hozott létre, amely csak gázból állt.

Sem csillagok, sem bolygók nem voltak még.

A gázt alkotó atomok

a legegyszerűbb elemek atomjai voltak.

Az atomok 75%-a hidrogén volt,

s a maradék 25% csaknem kizárólag hélium.

Nem léteztek még olyan elemek, mint a szén, az oxigén és a nitrogén.

Vas, ezüst és arany sem volt még.

Voltak olyan helyek, ahol a gáz kissé sűrűbb volt, mint másutt.

A gravitációnak köszönhetően ezek a helyek még több gázt vonzottak oda,

ami tovább erősítette a gravitációs vonzást,

ami még több gázt vonzott oda, és így tovább.

Végül nagy és sűrű gázgömbök jöttek létre;

ezek folyamatosan zsugorodtak a saját gravitációjuk miatt,

amitől felmelegedett a belsejük.

Egy ponton túl az ilyen gömbök magja

annyira felforrósodott, hogy beindult a magfúzió.

Az egymásnak csapódó hidrogénből hélium keletkezett,

amitől annyi energia szabadult fel,

hogy ellenállt a gravitáció zsugorító hatásának.

Ha a fúziós reakciókból származó energia tágító hatása

egyenlő a gravitáció hatásával, mely befelé húzza a gázt,

egyensúly alakul ki, és

megszületik egy csillag.

Élete során,

a nagy tömegű csillag magjában zajló fúzió

nemcsak héliumot hoz létre,

hanem szenet, oxigént és nitrogént is,

sőt, a periódusos rendszer többi elemét is, egészen a vasig.

Ám végül a mag üzemanyaga elfogy,

és a csillag teljesen összeomlik.

Ez hihetetlenül nagy robbanáshoz vezet,

amit szupernóvának hívunk.

Két dolgot érdemes kiemelni

a szupernóvák elemteremtésével kapcsolatban.

Először is, a robbanás akkora energiát szabadít fel,

hogy a zabolátlan fúzióban

a vasnál nehezebb elemek is megszületnek,

amilyen az ezüst, az arany vagy az urán.

Másodszor, az összes elem, amely addig felhalmozódott

a csillag magjában,

mint a szén, az oxigén, a nitrogén és a vas,

továbbá azok, amelyek a szupernóvarobbanásban keletkeztek,

kilökődnek a csillagközi térbe,

ahol összekeverednek az ott lévő gázzal.

Aztán a történet megismétlődik.

A gázfelhőkben -- amelyek már sok más elemet is tartalmaznak

az eredeti hidrogénen és héliumon kívül --

vannak olyan nagy sűrűségű területek,

amelyek még több anyagot vonzanak oda, és így tovább.

És ahogy korábban, új csillag születik.

A mi napunk is így született, úgy 5 milliárd évvel ezelőtt.

Ez azt jelenti, hogy abban a gázban, amelyből kialakult,

már sok olyan elem összegyűlt, amely

a korábbi szupernóvarobbanások során keletkezett az univerzumban.

Ezért van az, hogy a napban mindenféle elem megtalálható.

De még így is 71%-ban hidrogén alkotja,

míg a maradék nagy része, azaz 27%, hélium.

Ne feledd azonban,

hogy míg az első csillagokban

csak hidrogén és hélium volt,

a periódusos rendszer többi eleme

kerek 2%-át alkotja a napnak.

És mi a helyzet a Földdel?

A bolygók a csillag kialakulásával párhuzamosan jönnek létre

ugyanabból a gázból, amelyből maga a csillag is.

A kisebb bolygók gravitációja -- ilyen a Föld is -- nem elég erős,

hogy túl sok hidrogént és héliumot fogva tartson,

mivel mindkét gáz nagyon könnyű.

Így aztán, noha a szén, nitrogén, oxigén stb.

csak 2%-át adja a gázfelhőnek, amelyből a Föld összeállt,

ezek a nehezebb elemek alkotják a bolygónk belsejét

és mindent, amit rajta találunk.

Gondolj bele!

A hidrogén és némi hélium kivételével

a föld, amelyen jársz,

a levegő, amit belélegzel, te magad

és minden egyéb olyan atomokból áll,

amelyek csillagok belsejében keletkeztek.

Amikor a tudósok összerakták mindezt

a 20. század első felében,

Harlow Shapley, egy híres csillagász, ezt mondta:

"Fivérei vagyunk a földnek, s kuzinjai a ködnek."