På et eller annet tidspunkt har alle naturvitenskapelige entusiaster hørt avdøde Carl Sagans beryktede ord: "Vi er laget av stjernestoffer." Men hva betyr det nøyaktig? Hvordan kunne kolossale baller av plasma, som grådig brenner bort kjernefysisk drivstoff i fjerne tid og rom, spille noen rolle i å gyte den enorme kompleksiteten i vår jordiske verden? Hvordan har det seg at "nitrogenet i DNAet vårt, kalsiumet i tennene våre, jernet i blodet, karbonet i eplepaiene våre" kunne blitt smidd så offhandently dypt i hjertene til disse enorme stjernestjernene?
Ikke overraskende er historien både elegant og dypt fryktelig inspirerende.
Alle stjerner kommer fra en ydmyk begynnelse: nemlig en gigantisk, roterende klump av gass og støv. Tyngdekraften får skyen til å kondensere mens den snurrer og virvler inn i en stadig tettere materialkule. Etter hvert blir stjernen til å være så tett og varm at molekyler av hydrogen i kjernen kolliderer og smelter sammen til nye heliummolekyler. Disse kjernefysiske reaksjonene frigjør kraftige energiutbrudd i form av lys. Gassen skinner sterkt; en stjerne er født.
Den endelige skjebnen til vår nye stjerne avhenger av dens masse. Mindre, lette stjerner brenner om hydrogenet i kjernen deres saktere enn tyngre stjerner, skinner noe svakere, men lever langt lenger. Over tid forårsaker imidlertid fallende hydrogennivåer i midten av stjernen færre hydrogenfusjonsreaksjoner; færre hydrogenfusjonsreaksjoner betyr mindre energi, og derfor mindre utovertrykk.
På et visst tidspunkt kan ikke stjernen opprettholde spenningen kjernen hadde hatt mot massen til de ytre lagene. Tyngdekraften tipper skalaen, og de ytre lagene begynner å velte innover på kjernen. Men sammenbruddet deres varmer opp ting, øker kjernepresset og reverserer prosessen igjen. Et nytt hydrogenforbrenningsskall opprettes rett utenfor kjernen, og gjenoppretter en buffer mot tyngdekraften i stjernens overflatelag.
Mens kjernen fortsetter å gjennomføre fusjonsreaksjoner med lavere energi, presser kraften til det nye hydrogenforbrenningsskallet på stjernens ytre, og får de ytre lagene til å svulme mer og mer. Stjernen ekspanderer og avkjøles til en rød gigant. De ytre lagene vil til slutt slippe unna tyngdekraften helt, flyte ut i verdensrommet og etterlate seg en liten, død kjerne - en hvit dverg.
Tyngre stjerner vakter også av og til i kampen mellom trykk og tyngdekraft, og skaper nye atomskall som skal smelte sammen i prosessen; i motsetning til mindre stjerner, lar overflødig masse dem imidlertid fortsette å danne disse lagene. Resultatet er en serie konsentriske kuler, hvert skall inneholder tyngre elementer enn det som omgir det. Hydrogen i kjernen gir opphav til helium. Heliumatomer smelter sammen og danner karbon. Karbon kombineres med helium for å skape oksygen, som smelter sammen i neon, deretter magnesium, deretter silisium ... hele veien over periodiske bord for å stryke, der kjeden slutter. Slike massive stjerner fungerer som en ovn og driver disse reaksjonene gjennom ren tilgjengelig energi.
Men denne energien er en begrenset ressurs. Når stjernens kjerne blir en solid jernkule, kan den ikke lenger smelte sammen elementer for å skape energi. Som tilfellet var for mindre stjerner, betyr færre energiske reaksjoner i kjernen av tungvektsstjerner mindre press utover mot tyngdekraften. De ytre lag av stjernen vil deretter begynne å kollapse, fremskynde tempoet for tung elementssmelting og ytterligere redusere mengden energi som er tilgjengelig for å holde opp de ytre lagene. Tetthet øker eksponentielt i den krympende kjernen, og klemmer sammen protoner og elektroner så tett at det blir en helt ny enhet: en nøytronstjerne.
På dette tidspunktet kan ikke kjernen bli tettere. Stjernens enorme ytre skjell - som fortsatt tumler innover og fremdeles er fulle av flyktige elementer - har ikke lenger noe sted å gå. De smeller inn i kjernen som en fartsfylt oljerigg som styrter ned i en murvegg, og bryter ut i en uhyrlig eksplosjon: en supernova. De ekstraordinære energiene som genereres under denne eksplosjonen tillater til slutt fusjon av elementer enda tyngre enn jern, fra kobolt helt til uran.
Den energiske sjokkbølgen produsert av supernovaen beveger seg ut i kosmos, og utbetaler tunge elementer i kjølvannet. Disse atomene kan senere inkorporeres i planetarsystemer som våre egne. Gitt de rette forholdene - for eksempel en passende stabil stjerne og en posisjon i dens beboelige sone - gir disse elementene byggesteinene for et komplekst liv.
I dag blir hverdagen vår muliggjort av nettopp disse atomene som er smidd for lenge siden i livets og dødsfallene til massive stjerner. Vår evne til å gjøre hva som helst - våkne opp av en dyp søvn, nyt et deilig måltid, kjør bil, skriv en setning, tilsett og trekk fra, løst et problem, ring en venn, ler, gråter, synger, danser, løper, hopp og lek - styres mest av oppførselen til bittesmå hydrogenkjeder kombinert med tyngre elementer som karbon, nitrogen, oksygen og fosfor.
Andre tunge elementer er til stede i mindre mengder i kroppen, men er likevel like viktige for at den skal fungere bra. For eksempel virker kalsium, fluor, magnesium og silisium sammen med fosfor for å styrke og vokse bein og tenner; ionisert natrium, kalium og klor spiller en viktig rolle i å opprettholde kroppens væskebalanse og elektriske aktivitet; og jern omfatter hoveddelen av hemoglobin, proteinet som utstyrer røde blodlegemer med evnen til å levere oksygenet vi inhalerer til resten av kroppen.
Så neste gang du har en dårlig dag, kan du prøve dette: lukk øynene, ta pusten dypt, og tenk på kjeden av hendelser som forbinder kropp og sinn til et sted milliarder av lysår unna, dypt inne i fjerne rekkevidde rom og tid. Husk at massive stjerner, mange ganger større enn solen vår, brukte millioner av år på å forvandle energi til materie, og skape atomene som utgjør hver del av deg, jorden og alle du noen gang har kjent og elsket.
Vi mennesker er så små; og likevel gir den delikate dansen på molekyler laget av dette stjernestoffet en biologi som gjør oss i stand til å gruble over vårt bredere univers og hvordan vi i det hele tatt eksisterte. Carl Sagan selv forklarte det best: “En del av vårt vesen vet at det var her vi kom fra. Vi lengter etter å komme tilbake; og det kan vi, fordi kosmos også er i oss. Vi er laget av stjernemateriell. Vi er en måte for kosmos å kjenne seg selv på. ”
