تحول ستارگان و انفجار اَبَرنواختران، سازو کارهای نیرومندِ تشکیل عناصر سنگین برمبنای عناصر سبک ترند. به یک اعتبار می توان گفت که ابرنواختران، نوعی کوره های تشکیل هسته های سنگین هستند که انفجار، بعداً آنها را چونان بذرافشانی در کهکشانهایشان در فضا پراکنده خواهد کرد. آهن، گلبولهای قرمز ما، یا آهنی که در کارخانه های فولادسازی ما تولید می شود، همه از ابر نواخترانی فراهم می آیند که پیش از تشکیل زمین و منظومه ی شمسی منفجر شده اند.
با دقتی فزاینده، بسامد نسبی عناصر و ایزوتوپهای مختلف هر عنصر را در منظومه ی شمسی، از جمله در شهابسنگهایی که هر چند وقت به زمین ما اصابت می کنند، تعیین کرده اند. همچنین اندازه گیریهایی هم از طیف ستارگان دور دست به عمل آمده است و گاه از منحنی کیهانی بسامد عناصر سخن گفته می شود، که البته منظور، اشیای قابل مشاهده ای هستند که واقعاً قابل اندازه گیری بوده اند و در پاره ای موارد تفاوتهای معناداری به اثبات رسیده است. این منحنی، ما را از چگونگی سنتز هسته ای، یعنی از شکلبندی و تحول عناصری که جهان پیرامون ما را تشکیل می دهد، آگاه می کند.
دانشمندان فکر می کنند که در آغاز کیهان انفجاری عظیم که بیگ بنگ (big- bang) نامیده می شود، به وقوع پیوسته است، و از آن انفجار، هیدروژن، هلیوم و شاید قسمتی از لیتیوم، تشکیل شده است. عناصر دیگر، همان طور که دیدیم، چون پیوستاری از انفجار انواع مختلف ستارگان به بار آمده اند؛ برخی از این عناصر به طرزی ناگهانی در ضمن انفجارهای اَبَرنواختران ایجاد شده اند. تشکیل عناصر سنگین تر از آهن تا اورانیوم را جز بدین صورت نمی توان تصور کرد. فرایندهای گوناگون و کمابیش پیچیده ای پیشنهاد شده اند و میان پیشگوییهای نظری و نتایجی که در مشاهدات به دست آمده اند، توافقهای شگفت انگیزی دیده شده است. مثلاً، عناصر سنگین تر از بیسموت، ناپایدارند، و تا توریوم عمر نسبتاً کوتاهی دارند و لذا نتوانسته اند از زمان تشکیل منظومه ی شمسی تا به امروز دوام بیاورند. حضور هسته های توریوم و اورانیوم در حال حاضر تنها با واسطه ی جذب ناگهانی و تقریباً همزمان تعداد زیادی نوترون که در انفجارهای ابر نواختران تولید می شود و نیز با توالی فروپاشیهای رادیواکتیو تبیین می شود.
از این تعریفِ شکلبندی عناصر می توان نتیجه گرفت که مادّه ی کهکشان ما به تدریج از لحاظ عناصرِ سنگین تر از هلیوم غنی تر می شود. ماده ی پراکنده در فضا می تواند در برخی شرایط بر اثر گرانش از نو به صورت ستاره هایی متراکم و منقبض گردد، و بدین ترتیب از ستاره ای نسلهای متوالی به وجود آید. خورشید ما به موجب ترکیبش ستاره ای از نسل دوم یا سوم است. با وصف این، پدیده های زیادی مانده است که هنوز باید روشن شوند.
ماده ی زنده در تحول دائمی است. این تحول، نتیجه توالی پیوسته ی تبدّلاتی (موتاسیون) است که در پی انتخابهای طبیعی صورت می گیرد. علتهای تبدّل، متعدد است. یکی از این علتها، اثرات تابشهای یوننده ی طبیعی است که با آزاد کردن انرژی در سطح مولکولی، زنجیره های مولکولهای زیست شناختی را می شکند و مبدّل می کند. پرتوهای کیهانی قسمتی از این تابشهای یوننده ی طبیعی هستند که تمامی زندگی تحت تأثیر آن است. لذا، این پرسش مطرح است که کدامین بخش ــ شاید روی هم رفته ضعیف ــ از تبدّلات گذشته، حاصل تابشهای کیهانی است که از ابر نواختران گسیل شده است؟
منبع: سرگذشت اتم، شماره 2034
با دقتی فزاینده، بسامد نسبی عناصر و ایزوتوپهای مختلف هر عنصر را در منظومه ی شمسی، از جمله در شهابسنگهایی که هر چند وقت به زمین ما اصابت می کنند، تعیین کرده اند. همچنین اندازه گیریهایی هم از طیف ستارگان دور دست به عمل آمده است و گاه از منحنی کیهانی بسامد عناصر سخن گفته می شود، که البته منظور، اشیای قابل مشاهده ای هستند که واقعاً قابل اندازه گیری بوده اند و در پاره ای موارد تفاوتهای معناداری به اثبات رسیده است. این منحنی، ما را از چگونگی سنتز هسته ای، یعنی از شکلبندی و تحول عناصری که جهان پیرامون ما را تشکیل می دهد، آگاه می کند.
دانشمندان فکر می کنند که در آغاز کیهان انفجاری عظیم که بیگ بنگ (big- bang) نامیده می شود، به وقوع پیوسته است، و از آن انفجار، هیدروژن، هلیوم و شاید قسمتی از لیتیوم، تشکیل شده است. عناصر دیگر، همان طور که دیدیم، چون پیوستاری از انفجار انواع مختلف ستارگان به بار آمده اند؛ برخی از این عناصر به طرزی ناگهانی در ضمن انفجارهای اَبَرنواختران ایجاد شده اند. تشکیل عناصر سنگین تر از آهن تا اورانیوم را جز بدین صورت نمی توان تصور کرد. فرایندهای گوناگون و کمابیش پیچیده ای پیشنهاد شده اند و میان پیشگوییهای نظری و نتایجی که در مشاهدات به دست آمده اند، توافقهای شگفت انگیزی دیده شده است. مثلاً، عناصر سنگین تر از بیسموت، ناپایدارند، و تا توریوم عمر نسبتاً کوتاهی دارند و لذا نتوانسته اند از زمان تشکیل منظومه ی شمسی تا به امروز دوام بیاورند. حضور هسته های توریوم و اورانیوم در حال حاضر تنها با واسطه ی جذب ناگهانی و تقریباً همزمان تعداد زیادی نوترون که در انفجارهای ابر نواختران تولید می شود و نیز با توالی فروپاشیهای رادیواکتیو تبیین می شود.
از این تعریفِ شکلبندی عناصر می توان نتیجه گرفت که مادّه ی کهکشان ما به تدریج از لحاظ عناصرِ سنگین تر از هلیوم غنی تر می شود. ماده ی پراکنده در فضا می تواند در برخی شرایط بر اثر گرانش از نو به صورت ستاره هایی متراکم و منقبض گردد، و بدین ترتیب از ستاره ای نسلهای متوالی به وجود آید. خورشید ما به موجب ترکیبش ستاره ای از نسل دوم یا سوم است. با وصف این، پدیده های زیادی مانده است که هنوز باید روشن شوند.
تابش کیهانیِ اوّل (بیش تر از آنکه با جوّ برهمکنشی داشته باشد چنین نامیده می شود) دو مؤلفه دارد: یکی با منشأ خورشیدی و دیگری پر انرژی تر، که قسمت عمده ی آن از انفجار اَبَر نواختران فراهم می آید.
از برهمکنشی این تابشهای پرانرژی با هسته های ماده ی بین ستاره ای که با آنها برخورد می کنند، چند عنصر بویژه لیتیوم 6، بریلیوم و بور (خیلی کمیاب) که در کیهان مشاهده می شود، به بار می آید. معمولاً گفته می شود که فضای بین ستاره ای، خلأ است، اما خلأ هیچ وقت کامل نیست. چگالی ماده ی بین ستاره ای، فوق العاده ضعیف است (حدود 0/1 ذره هر سانتیمتر مکعب)، اما مسیری که پرتوهای کیهانی در کهکشان طی می کنند بسیار طولانی است (آنها پس از طی چندین ده میلیارد میلیارد کیلومتر، یعنی بیش از ده برابر قطر کهکشان ما و دریافت شوکهای پی در پی و عبور از میدانهای مغناطیسی به ما می رسند).ماده ی زنده در تحول دائمی است. این تحول، نتیجه توالی پیوسته ی تبدّلاتی (موتاسیون) است که در پی انتخابهای طبیعی صورت می گیرد. علتهای تبدّل، متعدد است. یکی از این علتها، اثرات تابشهای یوننده ی طبیعی است که با آزاد کردن انرژی در سطح مولکولی، زنجیره های مولکولهای زیست شناختی را می شکند و مبدّل می کند. پرتوهای کیهانی قسمتی از این تابشهای یوننده ی طبیعی هستند که تمامی زندگی تحت تأثیر آن است. لذا، این پرسش مطرح است که کدامین بخش ــ شاید روی هم رفته ضعیف ــ از تبدّلات گذشته، حاصل تابشهای کیهانی است که از ابر نواختران گسیل شده است؟
منبع: سرگذشت اتم، شماره 2034
