Po samotném vzniku vesmíru neexistovala hmota, tak jak ji dnes známe. přibližně po 3 minutách od Velkého třesku vznikly první atomy – atomy vodíku, helia a lithia. Jedná se o nejjednodušší atomy, které v základním stavu mají v případě vodíku pouze 1 proton a 1 elektron a v případě helia 2 protony, 2 neutrony a 2 elektrony a po 3 částicích od každé u lithia. Všechny složitější prvky byly „ukovány“ v dávných prvohvězdách až o 400 000 let později.
Hvězdy jsou obří fúzní reaktory, ve kterých dochází ke slučování lehčích prvků (vodík, helium apod.) na prvky těžší (uhlík, dusík, kyslík atd.). Ano vidíte správně. Teprve ve hvězdách byly vytvořeny prvky, ze kterých je složen život a s ním i naše těla. Mnoho atomů v našem těle bylo v minulosti součástí nějaké hvězdy, která již dnes neexistuje.
Hvězdy dokáží takto syntetizovat prvky až po prvek s 26 protony v jádře (tedy po železo). Jak ale vznikly prvky těžší? Třeba měď, zinek, stříbro apod.? K vytvoření těžších prvků je třeba více energie než je schopna dodat jaderná fúze běžné hvězdy jako je naše Slunce.
Doposud se mělo za to, že prvky těžší než železo vznikaly srážkami neutronových hvězd (masivní těleso tvořené pouze neurony, které drží pohromadě vlivem gravitace a vzniklo po výbuchu dostatečně velké hvězdy – supernovy). Nicméně k těmto kolizím dle propočtů nedochází dostatečně často na to, kolik například zlata nebo uranu nacházíme na Zemi.
Nicméně tohle není jediný způsob, jakým mohou vznikat nové prvky. Ti z vás, kteří se zajímají o jaderné štěpení ví, že i z prvku jako je uran (92 protonů) můžeme vytvořit menší prvky jako je třeba krypton (36 protonů) a baryum (56 protonů). Tohoto mechanismu využíváme v jaderných elektrárnách, protože se během štěpení jader uvolňuje obrovské množství energie. Neřízeným rozpadem těžkých jader vznikají také atomové bomby.
Tým astronomů vedený Ianem Roedererem z University of Michigan se zaměřil na hledání prvků, které mohou být produkty jaderného štěpení (stříbro, palladium, rhodium apod.) a místo aby se na složení hvězd ve vesmíru zaměřovali jednotlivě, sledovali je jako celek, skupinu. Objevili vzor, který napovídá tomu, že poměry prvků neodpovídaly tomu, jak by mohly vznikat pouze jadernou fúzí (tedy slučováním). Je tak více než pravděpodobné, že tyto prvky vznikly právě jaderným štěpením.
To však znamená, že by hvězdy musely syntetizovat prvky s vyšší relativní atomovou hmotností než 260. Tyto prvky jsou za běžných okolností velmi nestabilní a okamžitě se rozpadají na prvky velikosti uranu a menší, které ještě dokáží držet pohromadě za běžných podmínek. Těžší prvky než uran jsme vytvořili zatím pouze v urychlovačích částic a to jen na malý okamžik.
Nicméně pozorování 42 hvězd v Mléčné dráze astronomy s Michiganu ukazuje, že se i ve vesmíru mohou vyskytovat mnohem těžší prvky, než vůbec můžeme najít na Zemi. Jak ale vznikly a jaký je přesný mechanismus jejich existence ve hvězdách bude zatím předmětem dalších výzkumů. A uvidíme, třeba se za pár let dočkáme dalšího rozšíření periodické soustavy prvků.
Zdroje k hlubšímu bádání
Element abundance patterns in stars indicate fission of nuclei heavier than uranium
The Origin of Elements from Carbon to Uranium
Periodická soustava prvků – VŠCHT
