هل نحن حقا مصنوعون من غبار النجوم؟

تقول الدكتورة أشلي كينج، عالمة الكواكب وخبيرة النجوم: "هذا صحيح تمامًا بنسبة 100٪: جميع العناصر الموجودة في جسم الإنسان تقريبًا مصنوعة في شكل نجمة والعديد منها قد مر عبر العديد من المستعرات الأعظمية."

حيث يعتقد أن معظم العناصر التي يتكون منها جسم الإنسان تكونت في النجوم، عندما بدأ الكون من 13-14 مليار سنة مع الانفجار العظيم. في تلك المرحلة تواجدت العناصر الأخف وزنًا دون غيرها. فتواجد الهيدروجين والهيليوم وكميات ضئيلة من الليثيوم. لتتشكل نجوم الجيل الأول عند اجتماع الكتل الغازية، ثم بدأت في الاحتراق، مما أشعل فتيل التفاعل النووي في مركز النجم. هذه النجوم الأولية المشكّلة بعد الانفجار العظيم أكبر من شمسنا بـخمسين مرة. 

تقول آشلي: "تحدث داخل النجوم عملية تسمى التركيب النووي، وهي في الأساس تكوين العناصر. كلما كان النجم أكبر، كلما حرقوا وقودهم بشكل أسرع. " بعد فترة احترق وقود النجوم الأولية بسرعة، وصنعت عدد قليل من العناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم، لتتحول لمستعر أعظم يطرد العناصر الذي أنتجها للبدء بتكوين الأجيال الجديدة من النجوم، ذات الألوان المتعددة والتي يمكن من خلالها معرفة درجة حرارة وعمر النجوم منها. فالنجوم الزرقاء هي الأعلى درجة حرارة، والحمراء هي النجوم الكبر والأقل برودة. 

استطاع الجيل الثاني من النجوم إنتاج العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم مثل الكربون والمغنيسيوم ومعظم عناصر الجدول الدوري، فأي عنصر في الجسم البشري أثقل من الحديد ينتقل على الأقل عبر مستعر أعظم واحد. فمن المحتمل جدًا أن مجموعة كاملة من مختلف النجوم قد ساهمت في تكوين عناصر مجموعتنا الشمسية وكوكبنا الأرضي وأجسادنا. 

 يشرح ستيفن ديش من جامعة ولاية أريزونا في تيمبي، عالم الفيزياء الفلكية: " انتهى الانفجار العظيم في ومضة. بعد الانفجار العظيم، كان العنصران الوحيدان هما الهيدروجين والهيليوم. كان هذا فقط عن ذلك. استغرق تجميع الـ 90 التالية وقتًا أطول بكثير. لبناء تلك العناصر الأثقل، يجب أن تندمج نوى الذرات الأخف معًا. يتطلب هذا الاندماج النووي حرارة وضغطًا خطيرًا. في الواقع، يتطلب الأمر نجومًا". 

تأخذ النجوم باستخدام كمية هائلة من الوقود من احتراقها الداخلي مما يولد طاقة عظيمة. ومنها شمسنا التي تشكل 99% من كتلة نظامنا الشمسي، كما أن الجاذبية تضغط تلك النجوم لتتصدى لها طاقة النجوم مما يؤدي لاستقرار الأنظمة الشمسية في المجرات. وتبقى حالة التوازن مع الجاذبية لحين انتهاء وقود النجوم.  تقول آشلي: "عندما يحدث ذلك للنجوم الكبار حقًا، يمكنك الحصول على بعض المستعرات الأعظمية المذهلة حقًا". "شمسنا لن تكون في أي مكان بالقرب من الدرامية مثل ذلك. " 

يعتمد العمر الذي يموت عنده النجم على حجمه، فالنجوم الصغيرة حتى المتوسطة لا تنفجر، بل ينهار قلبها المكون من الحديد أو العناصر الأخف منه بحيث يتمدد بلطف مثل السحابة. ليتضخم لاحقًا ويصبح كرة متوهجة تنمو بشكل كبير. بعد وقت تبرد وتغمق لتغدو من العمالقة الحمراء، الذرات في الهالة الخارجية المحيطة بها ستنجرف بعيدًا في الفضاء. 

أما النجوم الأكبر فنهايتها تختلف عند استهلاك الوقود، حيث تنهار قلوبها، مما يجعلها كثيفة للغاية وساخنة. فتتكون عناصر أثقل من الحديد، حيث تدفع الطاقة المنبعثة من عملية الاندماج النجم للتوسع مرة أخرى. ينهار النجم مرة أخرى بسبب عدم وجود وقود كافٍ. كثافة النجم الهائلة تؤدي لتسخينه مرة أخرى، لتندمج ذراته مرة أخرى لتكوين ذرات أثقل. 

يقول ديش عن النجم: "نبضة بعد نبضة، تكوِّن بثبات عناصر أثقل وأثقل". بشكل مثير للدهشة، كل هذا يحدث في غضون ثوان قليلة. ثم، أسرع مما يمكن أن تقوله المستعر الأعظم، النجم يدمر نفسه في انفجار واحد هائل. قوة انفجار المستعر الأعظم هذا هي التي تصنع عناصر أثقل من الحديد. 

عندما تموت النجوم وتفقد كتلتها، فإن جميع العناصر التي تم إنشاؤها في الداخل تندفع إلى الفضاء. ثم يتشكل الجيل التالي من النجوم من تلك العناصر، ويحترق وينسحب مرة أخرى. يقول آشلي: "تسمى إعادة المعالجة المستمرة لكل شيء التطور الكيميائي المجري. تم صنع كل عنصر في شكل نجمة، وإذا جمعت هذه العناصر بطرق مختلفة، يمكنك صنع أنواع من الغازات والمعادن وأشياء أكبر مثل الكويكبات، ومن الكويكبات يمكنك البدء في صنع الكواكب ثم تبدأ في صنع الماء ومكونات أخرى مطلوب مدى الحياة وبعد ذلك، في النهاية ، نحن".  هذه العملية مستمرة منذ 13 مليار سنة ويعتقد أن نظامنا الشمسي قد تشكل منذ 4.5 مليار سنة فقط. 

    ومع ذلك، فمن المحتمل أيضًا أن بعضًا من الهيدروجين (الذي يشكل حوالي 9.5٪ من أجسامنا) والليثيوم، الذي يحتويه جسمنا بكميات ضئيلة جدًا، نشأ من الانفجار العظيم.  الهيدروجين عبارة عن غبار كبير وليس غبار نجمي. هذا يترك 2.8×10^27 ذرة من غبار النجوم. وبالتالي فإن كمية ذرات غبار النجوم في أجسامنا هي 40٪. 

نظرًا لأن ذرات غبار النجوم هي العناصر الأثقل، فإن النسبة المئوية لكتلة النجوم في أجسامنا تكون مثيرة للاستغراب. يطفو معظم الهيدروجين في أجسامنا على شكل ماء. يتكون جسم الإنسان من حوالي 60٪ من الماء والهيدروجين يمثل 11٪ فقط من تلك الكتلة المائية. على الرغم من أن الماء يتكون من ذرتين هيدروجين لكل أكسجين، فإن الهيدروجين له كتلة أقل بكثير. يمكننا أن نستنتج أن 93٪ من كتلة أجسامنا عبارة عن غبار نجمي. 

قام علماء الفلك بتقييم وفرة كل عنصر من خلال طريقة تسمى التحليل الطيفي. يصدر كل عنصر أطوال موجية مميزة من الضوء من داخل النجم، وقاموا بقياس عمق البقع المظلمة والمشرقة في طيف الضوء لكل نجم لتحديد ما يتكون منه. استخدم الباحثون القياسات النجمية من مخطط طيف المجرة (APOGEE) التابع لمسح Sloan Digital Sky Survey (SDSS) لمرصد Apache Point في نيو مكسيكو. يمكن لـ APOGEE النظر عبر الغبار في مجرة درب التبانة لأنه يستخدم أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء، والتي تمر عبر الغبار. وقال ممثلو سلوان (SDSS) في بيان: "هذه الأداة تجمع الضوء في الجزء القريب من الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي وتشتيته، مثل المنشور، للكشف عن توقيعات عناصر مختلفة في أجواء النجوم". 

مع عينة من النجوم التي استهدفتها مهمة ناسا كبلر، والتي تم تصميمها للعثور على كواكب شبيهة بالأرض. يركز العمل المقدم اليوم على تسعين نجمًا من نجوم كيبلر تظهر أدلة على استضافة كواكب صخرية، والتي تم مسحها أيضًا بواسطة APOGEE." 

على الرغم من أن البشر يتشاركون معظم العناصر مع النجوم، إلا أن نسب هذه العناصر تختلف بين البشر والنجوم. على سبيل المثال ، يحتوي الإنسان على نسبة 65٪ من الأكسجين بالكتلة، بينما يشكل الأكسجين أقل من 1٪ من جميع العناصر المقاسة في الفضاء (مثل أطياف النجوم). العناصر الستة الأكثر شيوعًا للحياة على الأرض (بما في ذلك أكثر من 97 بالمائة من كتلة جسم الإنسان) هي الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والكبريت والفوسفور. هذه العناصر نفسها متوفرة بكثرة في مركز مجرتنا درب التبانة. اختلفت نسبة كل عنصر من عناصر الحياة اعتمادًا على منطقة المجرة التي وُجدت فيها. على سبيل المثال ، تقع الشمس على أطراف أحد أذرع مجرة درب التبانة الحلزونية. تحتوي النجوم الموجودة على أطراف المجرة على عدد أقل من العناصر الثقيلة المطلوبة لبناء لبنات الحياة، مثل الأكسجين، مقارنة بتلك الموجودة في المناطق الأكثر مركزًا من المجرة. 

قالت جينيفر جونسون، رئيسة فريق العلوم في SDSS، "إنها قصة رائعة تهم الإنسان أننا قادرون الآن على تحديد وفرة جميع العناصر الرئيسية الموجودة في جسم الإنسان عبر مئات الآلاف من النجوم في مجرتنا درب التبانة. هذا يسمح لنا بوضع قيود على متى وأين توجد في مجرتنا العناصر المطلوبة للتطور، أي تحديد نوع من" المنطقة الزمنية المجرية الصالحة للسكن.

كُتبت المقالة من قبل / رؤى