Stjärnbarn (Starchild)

Många har nog sett begreppet stjärnbarn, på engelska Starchild. Historien kring detta begrepp är oerhört intressant.

Eftersom undertecknad är fysiker så tar vi den vetenskapliga aspekten på detta.

Kvantmekaniken, den nya fysiken tog form i hårdslitna diskussioner
mellan Albert Einstein och Niels Bohr på 1920 och 1930 talet. Efter
dessa mycket kända herrar finns en rad kvinnor och män som tagit fram
en otroligt abstrakt fantasivärld som kallas strängteori. Denna
märkliga teori som tar utgångspunkt i små vibrerande strängar, eller
gummibandsliknande enheter, som blott utgör 0.000 000 000 000 000 000
000 000 000 000 01 meter i längd. Utifrån detta enkla antagande har
forskarna lyckats härleda fram i princip alla gamla klassiska samband,
som Newtons lagar, Einsteins relativitetsteori och elektromagnetism.
Men man har även visat hur universium troligen såg ut när det skapades
vilket är oerhört spännande.

Om Ni tittar på periodiska systemet, så ser ni att Ferrum (Fe) eller
järn återfinns som nummer 26. Denna metall som utgjort och utgör en så
viktig del av svensk export har en alldels unik särställning för
begreppet stjärnbarn och för astrofysiken.

Om vi nu inte har rört till det för mycket så börjar vi knyta ihop
strängteori med järn och simsalabim, ut hoppar astrofysik, vatten och
kol, vilket ger liv, vår planet och människan. Är ni med?

Forskarna visade tidigt med kvantmekaniken hur atomernas och
atomkärnorna beter sig. Man tog fram modeller för kärnklyvning
(fission) och kärnfusion. Fission används i dagens kärnreaktorer som
drivs med uran, där uranet klyvs av neutroner i två delar och samtidigt
producerar en bestämd mängd energi enligts Einsteins kända formel
E=mc2. Fusion som förekommer i stjärnor som vår egen sol går åt andra
håller – börjar från väte som under högt tryck och hög temperatur slår
ihop materia till tyngre materia och samtidigt frigör en lite större
energimängd än fission, återigen enligt E=mc2. Just fusionen är oerhört
viktigt för förståelsen av universums skapelse och det mänskliga livet.

Man kan i populärvetenskapliga termer säga att fission delar och
fusion bygger upp, vilket även illustreras av att fissionen är oerhört
radioaktiv medan detta är ett mycket litet problem inom fusionen.

Det riktigt intressanta är att man med kvantfysik och strängteori
kan visa att fusion av ämnen upp till just järn (Fe med nummer 26)
frigör energi, medan det för ämnen med högre nummer än järn krävs
tillförsel av energi. Detta visade man långt innan man kunde experiment
mäta upp att det stämmer.

Vad säger då detta?

Det säger att det kan inte finnas några högre grundämnen än järn när
universium blev till för det krävs tillförsel av energi. Men det kan
inte heller starta med järn, eftersom det är det högsta atomnummer som
kan skapas med fusion initialt. Om man återigen tar hjälp av den
fantastiskt abstrakta strängteorin så finner man teoretiskt att den
enda lösningen för att beskriva fusionskedjan är att börja med väte och
slå ihop det till helium (precis det som sker i vår sol).

Genom att studera rymden och titta på massfördelningar av olika
ämnen så kan man även gå tillbaka till strängteorin och göra upptäckten
att den ekvationslösning som skulle kunna ge det universium vi idag
ser, och som skulle uppfylla en "big bang"-teori förutsätter att endast
väte, helium och litium fanns från början samt att alla högre
grundämnen har kokats ihop i stjärnor via fusion. Ända upp till järn.

Alltså, allt syre, kol, kväve, natrium, titan för att nämna några ämnen har skapats i stjärnor via fusion.

Studier med bland annat HUBBLE-teleskopet har visat att stjärnor som
befinner sig ca 13 miljarder ljusår bort från jorden, d v s, stjärnor
som är från universiums skapelse uppvisar de av strängteorin exakta
fördelningarna av väte, helium och litium. Otroligt! En mänsklig
tankeprodukt som endast i grunden utgår ifrån Euklides sju axiom kan
förutse vad vi ser i de stjärnor som är längst bort från oss. Det är
imponerande av vetenskapen och dess bästa bevis på att modellerna
håller.

Men, för att återgå till ämnet, nämligen stjärnbarn. Det är alltså
så att allt vatten, allt kol (d v s liv i ädlare form) på jorden har
skapats genom fusion i stjärnor. Därav begreppet stjärnbarn.

Som en liten utvikning på detta kan nämnas att när vissa typer av
stjärnor dör skapas röda jättar som exploderar som supernovor. Dessa
supernovor slungar ut materia i universum som sedan kan blida stjärnor.
Dessa stjärnor är även nyckeln till alla ämnen över järn med nummer 26.
En supernova skapar tillräckligt med energi från fusion av låga nummer
för att generera temperaturen och trycket som behövs för att fusionera
material med atomnummer högre än 26, t ex platina, silver, guld och
uran.

Så all materia som vi känner den har skapats i stjärnor i tidernas
begynnelse och har kastats ut i universum via gigantiska
stjärnexplosioner.

Det finns en intressant aspekt till. Uran som har atomnummer 92 är
den sista relativt stabila atomen som finns, alla atomer ovanför
sönderfaller snabbt och förekommer i princip inte alls naturligt utan
måste nyproduceras av människan. T ex så måste uran upparbetas under en
stor energiåtgång till plutonium för att skapa fissionsvapen
(atombomber). Men eftersom plutonium har atomnummer 94 så är det en av
atomerna som sönderfaller snabbt och utan nyproduktion av plutonium
skulle alla världens atomvapen försvinna inom 40 år.

Du och jag samt alla människor i världen har alla vårt ursprung från
fusionsprocesser i stjärnor från miljarder år tillbaka. Och detta vet
vi från abstraka logiska utvikningar av Euklides snart 3000 år gamla
axiom som matematiken vilar på samt rymdteknologi i form av teleskop
som knyter ihop universiums minsta delar med dess hela utsträckning på
miljarder ljusår.

Vid pennan, Fredrik Bruhn

Fredrik Bruhn är fil. dr. i teknisk fysik med inriktning på mikrosystemteknik och fokus på rymdsystem. Läs mer om honom här.

Bild: Hubble's Deepest View Ever of the Universe Unveils
Earliest Galaxies. Credit: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) and the HUDF
Team.