Έχετε ποτέ διερωτηθεί πώς δημιουργήθηκαν και από πού προήλθαν τα στοιχεία που βρίσκουμε στον πλανήτη μας; Στοιχεία απαραίτητα για τη ζωή, όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο, το κάλιο, το θείο και ο φωσφόρος, τα μέταλλα με τα οποία είναι κατασκευασμένα τα αυτοκίνητα, τα αεροπλάνα και τα πλοία, ή αυτά που θεωρούμε ότι έχουν μια συναισθηματική σχέση όπως τα κοσμήματα από χρυσό, πλατίνα και διαμάντια; Κατά τη διάρκεια της ολικής έκλειψης ηλίου στις 18 Αυγούστου 1868, αρκετοί αστρονόμοι, χρησιμοποιώντας όργανα φασματοσκοπίας, εντόπισαν ένα νέο στοιχείο στον ήλιο, το ήλιο, το οποίο αποδείχθηκε το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο του σύμπαντος και το οποίο δημιουργείται από το υδρογόνο κάτω από συνθήκες μεγάλων πιέσεων και θερμοκρασιών που επικρατούν στον ήλιο. Κατά τη διάρκεια αυτής της πυρηνικής σύντηξης ελευθερώνονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας κυρίως με τη μορφή θερμότητας και φωτός.
Τώρα γνωρίζουμε ότι με τον χρόνο, το ήλιο συντήκεται και αυτό, σχηματίζοντας στοιχεία του άνθρακα, του αζώτου και του οξυγόνου (στοιχείο Αρ. 8 στον Περιοδικό Πίνακα Στοιχείων). Σε αστέρια με μεγαλύτερη μάζα από αυτή του ήλιου, των οποίων η μεγαλύτερη βαρύτητα δημιουργεί περισσότερη πίεση και θερμότητα, στοιχεία πέρα από το οξυγόνο μπορούν να συντηχθούν. Η διαδικασία αυτή μπορεί να συνεχιστεί μόνο έως ότου σχηματιστεί ο σίδηρος (στοιχείο Αρ. 26) στο κέντρο των γιγάντιων άστρων. Τότε η σύντηξη τερματίζεται, γιατί για να συντηχθεί ο σίδηρος χρειάζονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας –περισσότερες από αυτές που προκύπτουν από την πυρηνική αντίδραση. Ογκώδη αστέρια μπορούν να μετατραπούν σε διάφορα άλλα είδη, ανάλογα με το πόσο βαριά είναι. Μπορούν να εκραγούν σε Υπερκαινοφανείς αστέρες (Supernova), να καταρρεύσουν σε διάφορους τύπους άστρων νετρονίων ή ακόμη και να σχηματίσουν Μαύρες Τρύπες. Με τις εκρήξεις Υπερκαινοφανών αστέρων σκορπίζονται μεγάλες ποσότητες στοιχείων τα οποία καταλήγουν στο διάστημα υπό μορφή νεφελωμάτων από τα οποία δημιουργούνται νέα αστέρια και πλανήτες. Για περισσότερο από μια χιλιετία, οι αλχημιστές πάλευαν να μετατρέψουν ένα στοιχείο σε ένα άλλο. Αναζητούσαν τη φιλοσοφική πέτρα, η οποία θα μπορούσε να μετατρέψει βασικά μέταλλα όπως ο μόλυβδος και ο υδράργυρος σε χρυσό. Ακόμη και ο μεγάλος Ισαάκ Νεύτωνας γοητεύτηκε από την ιδέα της μεταστοιχείωσης. Πράγματι, ορισμένοι ιστορικοί τον αναφέρουν ως «ο τελευταίος μεγάλος αλχημιστής». Οι τεράστιες όμως δυνάμεις της φύσης που δημιουργούν αυτά τα στοιχεία, βρίσκονταν πέρα από την αντίληψη των πρώτων πειραματιστών.
Η προέλευση των βαρέων στοιχείων άρχισε να κατανοείται με τη δημοσίευση της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν το 1905. Ήταν σε αυτό το θεμελιώδες έργο που εμφανίστηκε για πρώτη φορά η εξίσωση E=mc2. Στην αρχή δεν ήταν προφανές πόσο σημαντική ήταν αυτή η εξίσωση για την κατανόηση του σύμπαντος, αλλά η εφαρμογή της στο πρόβλημα της τεράστιας παραγωγής ενέργειας του ήλιου θα είχε εκτεταμένες επιπτώσεις. Όχι μόνο εξήγησε γιατί ο ήλιος και άλλα αστέρια μπορούσαν να λάμπουν για δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά βοήθησε επίσης να δείξει πώς σχηματίζονται στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο. Το υδρογόνο ήταν το πρώτο στοιχείο που δημιουργήθηκε μετά την Μεγάλη Έκρηξη.
Σε περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, το δικό μας άστρο, ο ήλιος, ο οποίος δεν έχει το μέγεθος για να εκραγεί σε Υπερκαινοφανή αστέρα, θα μετατραπεί σε έναν Κόκκινο Γίγαντα, αφού θα έχει πλέον καταναλωθεί όλο το υδρογόνο. Ο πυρήνας του άστρου θα συρρικνωθεί, αλλά τα εξωτερικά του στρώματα θα επεκταθούν μέχρι την τροχιά του Άρη, καταπίνοντας και καίγοντας τον πλανήτη μας στη διαδικασία.
Ας μην ανησυχούμε. Πέντε δισεκατομμύρια χρόνια είναι αρκετός χρόνος για να συνεχίσουμε να απολαμβάνουμε τα κοσμήματά μας. Το χρυσάφι πιστεύεται ότι παράγεται κατά την πυρηνοσύνθεση των εκρήξεων Υπερκαινοφανών αστέρων, και από τη σύγκρουση άστρων νετρονίων. Τα τρέχοντα αστροφυσικά μοντέλα υποδεικνύουν ότι αυτό το συμβάν συγχώνευσης αστεριών νετρονίων δημιουργεί χρυσάφι ισοδύναμο μεταξύ τριών και 13ων μαζών της Γης!
*Ο κ. Πέτρος Κρόνης είναι μηχανολόγος και ερευνητής μηχανικός.
