I have a slight problem, but the show's going on.
My blood's red.
Is Viennese blood red?
(Laughter)
I suspect it is.
Why is blood red?
Does anybody know? Can you tell me?
(Audience) It's iron.
It's iron, yes.
It's iron in the hemoglobin, in our bloodstream,
that makes the blood red.
Iron is one of the chemical elements,
and I'm going to talk about that in a moment.
But, just first ...
(Laughter)
... tomato ketchup.
We'll hear more about tomatoes later.
(Laughter) (Applause)
Back to the chemical elements and iron.
It is, indeed, one of the chemical elements,
and even if you're not a chemist, you probably know of some others.
An answer given by a student in an exam.
[H2O is hot water and CO2 is cold water.]
(Laughter)
So, you know what H2O is?
(Audience) Water. Jocelyn Burnell: Water. CO2?
(Audience) Carbon dioxide. JB: Carbon dioxide.
So, we've got here another three chemical elements:
hydrogen, oxygen, and carbon.
And while we're dealing with student exam questions,
here's another one about water:
Water is composed of two gins ...
[Water is composed of two gins, Oxygin and Hydrogin.]
[Oxygin is pure gin. Hydrogin is water and gin.]
(Laughter)
These answers come from the United States of America, but ...
(Laughter) (Applause)
It's a wonderful resource of all sorts of amazing things that come true.
Maybe some of you recall seeing a diagram like this
in school chemistry laboratories.
You can see it in other places, too,
even these days on tea towels, mugs, bags, pens.
It's a tabulation of the 100 plus chemical elements that we know about.
In Oxford, where I come from,
we have it on taxis and buses, as well -
but that's Oxford.
(Laughter)
Now, in our bodies, there's clearly iron in the bloodstream,
there's also hydrogen and oxygen because we're two-thirds water.
There's carbon in our tissues, calcium in our bones.
I'm going to focus on the iron because this is a short talk.
Where did that iron, and, indeed, where did those other things come from?
How did it get into our bodies?
It's not in the air ... much.
It's come through what we've eaten: plants and animals.
How did the iron get into the plants and animals?
Well, it came from the earth.
How did it get into the earth?
Where did it come from before that?
What I am going to be telling you about
is how the stars have created the chemical elements -
the key ingredients of life: oxygen, carbon, calcium, iron -
with particular emphasis on the iron.
Stars are formed in some of the dark spots of the galaxy,
the dark patches.
There are particles of gas and dust milling around,
by chance as a little knot,
it's got extra gravity, pulls in some more,
puts up the gravity, pulls in more.
And over some millions of years,
this little knot grows into what's going to be a full-blown star.
When the temperature in the middle of this lump
reaches about 10 million degrees,
nuclear reactions start,
and, in particular, a nuclear reaction of hydrogen being converted to helium.
And there's some energy to spare, and it comes out of starlight.
Our sun's busy doing that:
our sun is burning about 600 million tons of hydrogen every second.
It's done that for 5 billion years.
It'll do it for about another 5 billion years.
And shortly after that, it will end, and it's actually no use for this story.
(Laughter)
We have to focus on a very small minority of stars,
the extremely massive ones,
10, 20, 30 times the size of our sun.
Examples of these that you might know:
the Pleiades - which is in the winter sky near the constellation of Orion,
and Betelgeuse -
which is the reddish star, top left in the constellation of Orion.
These big stars not only convert hydrogen to helium,
but then the helium to carbon,
and work their way across the periodic table
till they end up with iron in the center of the core.
And this is the first place that we have iron in the universe -
in the cores of some stars.
Not very useful to us if it's in the cores of stars.
But star death, dramatic star death, comes to the rescue.
A pair of photographs here: a "before" and an "after."
We're looking at a southern hemisphere object
called the Large Magellanic Cloud.
It's a small galaxy, external to ours, but quite nearby.
We're seeing up top left a glowing mass of gas,
quite a lot of pink hydrogen gas,
millions of little stars,
and one of them, bottom right, picked out with an arrow.
For those of you who are not astrophysicists,
the arrow's added after the photo's taken.
(Laughter)
But, this inconspicuous star that we had to pick out with an arrow
becomes this,
and you don't need an arrow to see that thing in the bottom right.
The star has exploded catastrophically.
It was one of these big stars
like the ones in the Pleiades, or Betelgeuse.
It's gone all the way through the various chemical elements.
It's got this range of onion shells with iron in the middle
and the other chemical elements outside it,
and it has exploded.
The physics of the explosion is quite complicated,
so I'm not going to go into the details of that,
but it is a catastrophic explosion.
We used to assume it was totally catastrophic.
We now know that the pulsars that Vlad mentioned in his introduction
are formed from the cores of these exploding stars.
But 95% of the star is skooshed out into space,
which means that being fanned out across space
are useful chemical elements that were inside the star:
oxygen, calcium, carbon, iron,
spread out, made available by the catastrophic terminal explosion
of this particular star.
Now, getting from there to us is quite a long story,
and I'm going to do this bit by mime.
You've probably got some sense
that physics professors have a slightly dubious reputation.
(Laughter)
The female ones are utterly nuts!
And I'm just about to prove it!
(Applause)
So, this stage is the Milky Way -
our galaxy,
and this is a story that involves all the Milky Way.
Over here in the Milky Way is one of these dark clouds
where stars sometimes form,
particles of gas, molecules, dust milling around.
By chance, there's a little knot,
it has extra gravity, it pulls in some more bits of dust and gas,
puts up the mass, puts up the gravity,
pulls in some more bits.
To save time, folks, this is going to be one of these very massive stars,
otherwise we're here for a long time.
So, this gradually grows, gradually grows.
And at the point when it's grown so much
that the temperature in the middle has reached about 10 million degrees,
it starts its sequence of nuclear reactions,
and it burns, converts hydrogen to helium.
Brrrr!
Then it starts to run out of hydrogen in its core.
So it starts converting helium to carbon.
Brrrr!
That doesn't last as long.
Then it runs out of helium in its core,
so it converts carbon to oxygen, oxygen ...
Brrr! Brr! Brr! Brr!
Boom!
(Laughter)
And millions and millions and millions of tons of stuff, gas,
fan out from this explosion site
in one part of our Milky Way.
It percolates, slowly,
but we've got eons, there's no rush.
(Laughter)
It can travel,
and it does travel, gradually, in all directions,
but we're interested in this bit.
And some comes over here
to where there is another of these dark clouds
with particles of gas and dust milling around.
And some of the material from that distant explosion
finds its way over here,
and that material is rich in carbon and calcium
and iron and oxygen, and so on.
So it joins this cloud,
and by chance a little knot forms, it's got extra gravity,
pulls in some more particles, puts up the mass, puts up the gravity,
pulls in some more particles,
puts up the mass, puts up the gravity,
and over a million years, 10 million years,
it grows and grows and grows.
And once again, I have to crave your indulgence,
could this also be one of these big stars?--
otherwise we're here all night.
So this big star grows,
and the nuclear reactions start, and it burns, converts hydrogen to helium.
Brrrr!
Runs out of hydrogen, burns helium. Brrrr!
Runs out of helium, burns carbon.
Brrr! Brr! Brr! Brr! Boom!
(Laughter)
Now, you know the next bit of the story.
Millions and millions and millions of tons of stuff fan out across space,
and some of it makes its way over here
to another dark part of the galaxy - the Milky Way -
where there's a star beginning to form.
The material that comes from there
is doubly enriched in carbon and calcium and iron, and so on,
because of the stuff that that star generated,
plus the stuff it got from that star, as well.
So, what's arriving here is double dose carbon,
calcium, iron, and so on.
And here in this cloud, a star called the Sun is forming,
and it's made from the stuff
that happens to be in this patch of the galaxy,
plus the stuff that's come from that star,
plus the stuff that's come direct from there,
and maybe from some other exploding stars, as well.
Our sun is a third-generation star.
Our star is a late-forming star,
and it has to be
or we wouldn't be here.
We can only exist close to a young star
that's been enriched by previous solar cycles.
So, the sun forms,
some of the material is left over.
You've perhaps seen pictures of the planet Saturn
with its rings around it.
This is a giant version of that.
So you've got a sun
and some of the debris in a giant ring around it.
Let's focus on the debris -
little bits going around.
Little bits occasionally collide with other bits,
and they go around and collide with other bits
and go around.
And ultimately, you end up with planets
and the ring, the rest of the ring has disappeared.
The planets are made of the same stuff as the sun,
which, you remember, is made of the stuff that was here,
plus stuff from there, plus stuff from there.
It makes eight planets,
not Pluto.
(Laughter)
Pluto was grabbed later.
You can think of Pluto as an adopted child, if you wish.
The rest are birth children.
So, these planets are basically made of the same stuff as the sun,
which is made up of stuff that was here,
plus debris from exploding stars actually all over our galaxy.
It's not that we can say, "It was that one and that one."
It's that one and that one and that one and that one
and that one and that one -
doubly enriched with all these useful chemical elements.
And the planets, likewise, are of the same stuff.
There has been some change
in that the planets closest to the sun got hot,
and the material that most easily evaporates has boiled off.
Further out, you can see the original composition rather better.
But that's broadly what has happened.
So we who eat the plants and the animals that absorb elements from the earth,
we are made of the same stuff as the earth,
and the earth is made of the same stuff as the sun,
which is made up of the rest of the galaxy.
So, iron was created in those very massive stars,
ones that went through lots of nuclear reactions.
And that iron was made available
by the catastrophic death of those big stars.
So there's life and death already.
If it wasn't for those stars, particularly the ones that had died,
we would not be here.
And we're intimately and ultimately
children of the stars,
to such an extent that, actually,
we are stars.
Thank you.
(Applause)
J'ai un petit problème, mais continuons.
Mon sang est rouge.
Le sang viennois est-il rouge ?
(Rires)
J'imagine que oui.
Pourquoi le sang est-il rouge ?
Quelqu'un a-t-il la réponse ?
(Public) Le fer.
C'est le fer, oui.
C'est le fer présent dans l'hémoglobine de notre système sanguin,
qui lui donne sa couleur.
Le fer est un des éléments chimiques,
et je vais l'évoquer dans un moment.
Mais avant...
(Rires)
Ketchup.
Nous parlerons de tomates plus tard.
(Rires et applaudissements)
Revenons à nos moutons.
C'est en effet un des éléments chimiques,
et même si vous n'êtes pas chimiste, vous en connaissez probablement d'autres.
Voici la réponse d'un étudiant à un examen.
[H2O est de l'eau chaude et CO2, de l'eau froide]
(Rires)
Savez-vous donc ce qu'est H2O ?
(Public) De l'eau. (Jocelyn Burnell) De l'eau. Le CO2 ?
(Public et JB) Du dioxyde de carbone.
Nous avons donc ici trois autres éléments chimiques :
de l'hydrogène, de l'oxygène et du carbone.
Et puisque nous sommes sur les sujets d'examen,
en voici un autre à propos de l'eau :
L'eau est composée de deux gins...
[L'eau est composée de deux gins, Oxygin et Hydrogin]
[L'un est du gin pur. L'autre, de l'eau et du gin.]
(Rires)
Ces réponses ont été données par des étudiants américains mais...
(Rires et applaudissements)
Les rêves les plus fous y deviennent réalité.
Certains se souviendront peut-être avoir vu un diagramme de ce type
en classe de chimie.
On peut même le retrouver de nos jours
sur des torchons, des tasses, des sacs et des stylos.
C'est un tableau des quelque cent éléments observés à ce jour.
À Oxford, d'où je viens,
nous l'avons également sur nos taxis et nos bus -
mais ça, c'est Oxford.
(Rires)
Dans notre corps, notre sang contient manifestement du fer,
mais aussi de l'hydrogène et de l'oxygène car nous sommes faits de deux-tiers d'eau.
Il y a du carbone dans nos tissus, du calcium dans nos os.
Nous allons nous concentrer sur le fer car cette conférence est courte.
D'où proviennent ce fer et tous ces autres éléments ?
Comment ont-ils gagné notre corps ?
Ce n'est pas dans l'air... pas vraiment.
Cela provient de ce que nous avons ingéré : les plantes et les animaux.
Comment le fer s'est-il retrouvé dans les plantes et les animaux ?
Eh bien, il est issu de la terre.
Comment est-il arrivé dans la terre ?
D'où provenait-il avant cela ?
Je vais vous expliquer
comment les étoiles ont créé ces éléments chimiques -
les ingrédients nécessaires à la vie : oxygène, carbone, calcium, fer -
en prenant ce dernier pour exemple.
Les étoiles naissent dans certains recoins sombres de la galaxie,
les nébuleuses obscures.
Des particules de gaz et de poussières fourmillent autour de nous,
par chance en un petit amas,
l'amas est dense en gravité, il en capte un peu plus,
il se concentre davantage, en amasse de nouveau.
Et après plusieurs millions d'années,
ce petit amas deviendra une étoile à part entière.
Lorsque la température au centre de cette masse
atteint environ 10 millions de degrés,
les réactions nucléaires s'enclenchent,
et, en particulier, la transformation de l'hydrogène en hélium.
L'énergie résiduelle qui s'en dégage se déploie en lumière stellaire.
Notre soleil en est à cette phase :
notre soleil brûle 600 millions de tonnes d'hydrogène chaque seconde.
Et cela fait cinq milliards d'années.
Cela durera à peu près cinq autres milliards d'années.
Peu après cela, ce sera la fin, mais c'est inutile à notre histoire.
(Rires)
Nous devons nous concentrer sur une toute petite minorité d'étoiles,
les étoiles extrêmement massives,
de 10 à 30 fois plus grandes que notre soleil.
Vous en connaissez peut-être certaines :
les Pléiades - dans le ciel hivernal près de la constellation d'Orion.
et Bételgeuse -
qui est l'étoile rougeâtre située en haut à gauche de la constellation d'Orion.
Ces géantes n'ont pas seulement transformé l'hydrogène en hélium,
mais aussi l'hélium en carbone,
et font leur chemin sur le tableau périodique
jusqu'à ce que le fer surgisse en leur noyau.
Et c'est initialement à cet endroit que nous trouvons du fer dans l'univers -
dans le cœur de certaines étoiles.
Cela nous est plutôt inutile à cet endroit.
Mais la mort d'une étoile, sa fin tragique, est notre salut.
Voici deux photos : une « avant » et une « après ».
Nous regardons ici l'hémisphère sud d'un objet
appelé le Grand Nuage de Magellan.
C'est une galaxie naine externe à la nôtre mais voisine.
Nous apercevons en haut à gauche un amas lumineux de gaz,
un concentré de gaz d'hydrogène rosâtre,
des millions de petites étoiles,
et l'une d'elle, dans le bas à droite, désignée par une flèche.
Pour ceux d'entre vous qui ne sont pas astrophysiciens,
la flèche a été ajoutée après que la photo a été prise.
(Rires)
Mais cette étoile des plus banales que nous avons été obligés de flécher
devient cette masse à droite,
et nul besoin de flèche pour la retrouver.
Cette étoile a explosé de manière catastrophique.
C'était l'une de ces géantes
du type de celles des Pléiades ou de Bételgeuse.
Elle a traversé le tableau périodique.
Sa structure en « pelure d'oignon » contenait du fer en son centre
et les autres éléments dans ses couches supérieures
puis elle a explosé.
L'explosion d'une étoile est un phénomène assez complexe,
je ne vais pas donc pas m'attarder sur les détails,
mais c'est un cataclysme.
Nous avions pour habitude de penser que c'était désastreux.
Aujourd'hui, nous savons que les pulsars que Vlad a mentionnés en introduction
sont issus du cœur de ces supernovas.
Cependant, 95% de l'étoile se désagrège dans l'espace,
ce qui implique que sont dispersés à travers l'univers
les précieux éléments chimiques qui constituaient l'étoile :
oxygène, calcium, carbone, fer,
tous dispersés, libérés par l'explosion finale
de cette étoile.
Leur voyage pour arriver jusqu'à nous est une longue histoire,
je vais donc vous le mimer.
Vous n'êtes pas sans savoir
que les professeurs de physique ont une réputation douteuse.
(Rires)
Celles du sexe féminin sont carrément folles !
Et je suis sur le point de vous le prouver !
(Applaudissements)
La scène représente la Voie Lactée -
notre galaxie,
et c'est une histoire qui implique la Voie Lactée entière.
Par ici, dans la Voie Lactée, se trouve une de ses nébuleuses obscures
où se forment parfois les étoiles,
des particules de gaz, des molécules et de la poussière s'affairent.
Par chance, il y a un petit amas,
il est dense en gravité, il attire de la poussière et du gaz supplémentaires
la masse augmente, la gravité aussi,
d'autres particules se rajoutent.
Pour gagner du temps, messieurs-dames, cela deviendra une de ces géantes,
autrement, nous ne sommes pas rendus.
Cela se développe donc graduellement.
Lorsque l'évolution est à son comble
et que la température au cœur a atteint environ 10 millions de degrés,
les réactions nucléaires s'enclenchent,
l'hydrogène se consume et se transforme en hélium.
Vroum !
Puis, l'hydrogène vient à manquer dans le noyau.
Alors l'hélium se convertit en carbone.
Vroum !
Cela ne dure jamais si longtemps.
Puis, l'hélium vient à manquer à son tour,
le carbone se transforme donc en oxygène et cætera.
Vroum ! Vroum !
Boum !
(Rires)
Et des milliards de milliards de tonnes de gaz,
se déploient dans les environs,
à cet endroit de notre galaxie.
Les particules se répandent doucement
mais pas de panique, nous avons le temps.
(Rires)
Elles peuvent se promener,
et elles voyagent petit à petit, dans toutes les directions,
mais c'est ce coin-là qui nous intéresse.
Certaines arrivent ici,
à l'endroit où une autre de ces nébuleuses est déjà,
elle-même faite de particules de gaz et de poussières.
Et une partie de la matière provenant de l'explosion distante
trouve son chemin jusqu'ici.
C'est une matière riche en carbone, en calcium,
en fer, en oxygène et ainsi de suite.
Les particules rejoignent donc le nuage,
et, par chance, un petit amas se forme, il gagne en gravité,
d'autres particules sont attirées, la masse augmente, la gravité aussi,
de nouvelles particules sont captées,
la masse et la gravité augmentent encore,
et après un million d'années, 10 millions d'années,
l'amas se développe de plus en plus.
Et une fois encore, pardonnez-moi,
ne serait-ce pas encore une de ces géantes ? --
autrement, nous en avons pour la nuit.
Cette géante grossit,
et les réactions nucléaires s'enchaînent, l'hydrogène brûle et devient de l'hélium.
Vroum !
D'hydrogène en hélium. Vroum !
D'hélium en carbone.
Vroum ! Boum !
(Rires)
Vous connaissez la suite de l'histoire.
Des milliards de milliards de tonnes de matière se dispersent à travers l'univers,
et une partie fait son chemin par là,
jusqu'à un autre recoin sombre de la galaxie - la Voie Lactée -
où une étoile commence à se former.
La matière qui vient de là-bas
est doublement enrichie en carbone, calcium, fer et cætera,
grâce à la matière qu'a générée cette étoile-ci,
ainsi que celle accumulée de cette étoile-là.
Ce qui arrive donc ici est une double dose de carbone,
calcium, fer et cætera.
Et ici, dans cette nébuleuse, une étoile appelée Soleil est en train de se former.
Et elle est faite d'éléments
qui existent déjà dans cette partie de la galaxie,
avec la matière qui provient de cette étoile-là,
et la matière qui provient directement d'ici,
et certainement d'autres supernovas.
Notre soleil est une étoile de troisième génération.
Notre étoile est une étoile formée sur le tard,
et tant mieux,
sans quoi nous ne serions pas ici.
Nous ne pouvons exister qu'auprès d'une étoile jeune
qui a été enrichie par de précédents cycles solaires.
Le soleil se forme donc
et une partie de la matière subsiste.
Peut-être avez-vous déjà vu des images de Saturne
et de ses anneaux.
C'en est une copie à grande échelle.
Nous avons donc le soleil
et une partie des débris dans un anneau gigantesque.
Concentrons-nous sur les débris -
des fragments qui tournoient.
Ces débris entrent parfois en collision,
ils tournoient, entrent en collision à nouveau
et continuent de tourbillonner.
À terme, des planètes se créent
et l'anneau, du moins ce qu'il en reste, disparaît.
Les planètes sont faites des mêmes éléments que le soleil,
qui, rappelez-vous, est fait de particules qui étaient ici,
et là encore.
Huit planètes se forment,
pas Pluton.
(Rires)
Pluton s'est rajouté plus tard.
Imaginez Pluton comme un enfant adopté.
Les autres sont des enfants biologiques.
Ces planètes sont donc globalement faites des mêmes éléments que le soleil,
qui est lui-même composé d'éléments qui étaient là,
et, en réalité, de débris de supernovas à travers toute notre galaxie.
Impossible de savoir si c'était celle-ci et celle-ci.
C'est celle-ci et celle-ci,
celle-là et celle-là -
doublement enrichies de tous ces précieux éléments chimiques.
Et les planètes, tout comme les étoiles, sont faites ainsi.
À proximité du soleil,
les planètes en surchauffe ont subi une modification,
et la matière qui atteint plus facilement son point d'ébullition s'est évaporée.
Dès lors, on entrevoit mieux la composition initiale des planètes.
C'est globalement ainsi que cela s'est déroulé.
Ces plantes et animaux que nous consommons se nourrissent des éléments de la terre,
nous sommes donc composés des mêmes molécules que la terre,
qui proviennent elles-mêmes du soleil,
et donc du reste de la galaxie.
Ainsi, le fer s'est formé au sein même de ces étoiles massives,
celles-là mêmes qui ont subi de nombreuses réactions nucléaires.
Ce fer a été relâché
lors de l'effroyable mort de ces géantes.
La vie et la mort font donc déjà partie de l'univers.
Si ces étoiles n'avaient pas existé, notamment les supernovas,
nous ne serions pas ici.
Nous sommes donc purement et simplement
les enfants des étoiles,
et, dans une certaine mesure en réalité,
nous sommes des étoiles.
Merci.
(Applaudissements)
Estou com um pequeno problema, mas o show tem que continuar.
Meu sangue é vermelho.
O sangue vienense é vermelho?
(Risos)
Eu suspeito que sim.
Porque o sangue é vermelho?
Alguém sabe? Pode me dizer?
Plateia: É ferro.
Jocelyn Bell Burnell: É ferro, sim.
É o ferro na hemoglobina, em nossa corrente sanguínea,
que faz o sangue ficar vermelho.
Ferro é um dos elementos químicos,
e vou falar sobre ele daqui a pouco.
Mas, primeiro...
(Risos)
Ketchup.
Vamos ouvir mais sobre tomates depois.
(Risos) (Aplausos)
Voltando aos elementos químicos e ferro.
Ele é, de fato, um dos elementos químicos,
e, mesmo que você não seja um químico, você provavelmente conhece outros.
Uma resposta dada por um estudante em uma prova.
[H2O é água quente e CO2 é água fria.]
(Risos)
Então, você sabe o que é H2O?
Plateia: Água. JBB: Água.
CO2?
Plateia: Dióxido de carbono. JBB: Dióxido de Carbono.
Então, aqui temos mais três elementos químicos:
hidrogênio, oxigênio e carbono.
E já que estamos lidando com questões de prova,
aqui está outra sobre a água:
A água é composta de dois gins.
["Oxiginio" e "hidroginio".]
["Oxiginio" é puro gim. "Hidroginio" é água e gim.]
(Risos)
Essas respostas vêm dos Estados Unidos da América, mas...
(Risos) (Aplausos)
É uma fonte maravilhosa de todo tipo de coisas incríveis que viram realidade.
Talvez alguns de vocês se lembrem de ver um diagrama como este
nos laboratórios de química da escola.
Vocês pode vê-lo também em outros lugares,
até os dias de hoje, em toalhas de chá, canecas, mochilas, canetas.
É uma tabulação dos mais de 100 elementos químicos que conhecemos.
Em Oxford, de onde eu venho,
temos isso em táxis e ônibus também -
mas é Oxford.
(Risos)
Agora, em nossos corpos, há claramente ferro na corrente sanguínea,
também há hidrogênio e oxigênio, porque somos dois terços de água.
Há carbono em nossos tecidos, cálcio em nossos ossos.
Vou focar no ferro porque essa é uma palestra curta.
De onde o ferro e, de fato, de onde as outras coisas vêm?
Como isso entrou em nossos corpos?
Não está no ar... não muito.
Vem do que comemos: plantas e animais.
Como o ferro entrou nas plantas e animais?
Bom, veio da terra.
Como isso entrou na terra?
De onde veio antes disso?
O que eu vou falar para vocês
é como as estrelas criaram os elementos químicos,
os ingredientes-chave para a vida: oxigênio, carbono, cálcio, ferro,
com uma ênfase particular no ferro.
Estrelas são formadas em alguns dos lugares mais escuros da galáxia,
as manchas escuras.
Lá há partículas de gás e poeira perambulando,
por acaso como um pequeno nó,
ela ganha gravidade extra, atrai um pouco mais,
mais gravidade, atrai mais.
E depois de alguns milhões de anos,
esse pequeno nó cresce para o que será uma estrela plenamente desenvolvida.
Quando a temperatura no meio deste nódulo
alcançar quase 10 milhões de graus,
reações nucleares começam,
e, em particular, uma reação nuclear do hidrogênio sendo convertido em hélio.
E há energia de sobra, e isso é expelido como luz de estrela.
Nosso sol está ocupado fazendo isso:
nosso sol queima cerca de 600 milhões de toneladas de hidrogênio por segundo.
Tem feito isso por 5 bilhões de anos.
Fará isso por cerca de mais 5 bilhões de anos.
E logo depois disso, vai acabar. Na verdade essa história não adianta nada.
(Risos)
Temos que focar em uma minoria bem pequena de estrelas,
as extremamente massivas,
10, 20, 30 vezes o tamanho do nosso sol.
Exemplos que você talvez conheça:
as Plêiades, que estão no céu de inverno próximas à constelação de Órion,
e Betelgeuse,
que é uma estrela vermelha, acima e à esquerda da constelação de Órion.
Essas grandes estrelas não apenas convertem hidrogênio em hélio,
depois o hélio em carbono,
mas seguem seu caminho através da tabela periódica
até acabarem com ferro no centro de seu núcleo.
e esse é o primeiro lugar em que temos ferro no universo,
no núcleo de algumas estrelas.
Não é muito útil pra nós se estiver no núcleo das estrelas.
Mas a morte da estrela, a morte dramática da estrela vem para resgatá-lo.
Um par de fotos aqui: uma antes e uma depois.
Estamos olhando para um objeto do hemisfério sul
chamado Grande Nuvem de Magalhães.
É uma galáxia pequena, externa à nossa, mas bem próxima.
Acima, à esquerda, vemos uma massa de gás brilhante,
bastante gás hidrogênio rosa,
milhões de pequenas estrelas,
e uma delas, embaixo à direita, apontada por uma seta.
Para aqueles que não são astrofísicos,
a seta foi adicionada depois que a foto foi tirada.
(Risos)
Mas essa estrela imperceptível, que tivemos que apontar com uma seta,
se torna isto,
e você não precisa de seta para ver essa coisa abaixo à direita.
A estrela explodiu catastroficamente.
Essa era uma dessas grandes estrelas
como aquelas em Plêiades, ou Betelgeuse.
Passou por todo o caminho através dos vários elementos químicos.
Ela tem essa gama de camadas com ferro no meio
e outros elementos químicos do lado de fora,
e explodiu.
A física da explosão é muito complicada,
então não vou entrar em detalhes sobre ela,
mas é uma explosão catastrófica.
Costumamos assumir que foi totalmente catastrófica.
Sabemos agora que os pulsares que Vlad mencionou em sua introdução
são formados no núcleo dessas estrelas explodindo.
Mas 95% da estrela é jogada para o espaço,
o que significa que estão sendo espalhados através do espaço
os elementos químicos úteis que estavam dentro da estrela:
oxigênio, cálcio, carbono, ferro,
espalhados, tornando-se disponíveis pela explosão catastrófica e terminal
dessa estrela em particular.
Agora, chegar de lá até nós é uma longa história,
e vou fazer isso com um pouco de mímica.
Você provavelmente compreende
que professores de física têm uma reputação ligeiramente duvidosa.
(Risos)
As professoras são totalmente loucas!
E estou prestes a provar isso!
(Aplausos)
Então, este palco é a Via Láctea,
nossa galáxia,
e esta é uma história que envolve toda a Via Láctea.
Por aqui na Via Láctea há uma dessas nuvens escuras
onde às vezes as estrelas se formam,
partículas de gás, moléculas e poeira perambulando por lá.
Por acaso, há um pequeno nó,
ele tem gravidade extra, ele atrai um pouco mais de poeira e gás,
aumenta a massa, aumenta a gravidade,
atrai mais um pouco.
Para economizar tempo, galera, esta será uma daquelas estrelas muito massivas,
ou ficaríamos aqui por muito tempo.
Então, ela gradualmente cresce, gradualmente cresce.
E no momento em que ela cresceu tanto
que a temperatura em seu núcleo alcançou cerca de 10 milhões de graus,
ela começa sua sequência de reações nucleares,
e ela queima, convertendo hidrogênio em hélio.
Brrrr!
Ela começa a ficar sem hidrogênio em seu núcleo.
Então começa a converter hélio em carbono.
Brrrr!
Isso não dura muito tempo.
Então ela fica sem hélio em seu núcleo,
então converte o carbono em oxigênio, oxigênio em...
Brrr! Brrr! Brrr! Brrr!
Bum!
(Risos)
E milhões e milhões de toneladas de materiais, de gás,
se espalham a partir do local da explosão
em uma parte da nossa Via Láctea.
Isso se infiltra, devagar,
mas temos eras, não há pressa.
(Risos)
Isso pode viajar,
e viaja mesmo, gradualmente, em todas as direções,
mas estamos interessados nesta parte.
E um pouco vem pra cá
onde existe outra dessas nuvens escuras
com partículas de gás e poeira perambulando por lá.
E alguns dos materiais da distante explosão
encontram seu caminho por aqui,
e esse material é rico em carbono e cálcio
e ferro e oxigênio, e assim por diante.
Então eles se juntam a essa nuvem,
e por acaso um pequeno nó se forma, ganha mais gravidade,
atrai mais algumas partículas, a massa aumenta, a gravidade aumenta,
atrai mais algumas partículas,
a massa aumenta, a gravidade aumenta,
e depois de 1 milhão de anos, 10 milhões de anos,
ela cresce, cresce e cresce.
E mais uma vez, eu tenho que implorar por sua clemência,
essa também será uma destas estrelas grandes,
de outra forma ficaríamos aqui a noite toda.
Então essa estrela grande cresce,
as reações nucleares começam, ela queima, convertendo hidrogênio em hélio.
Brrr!
Fica sem hidrogênio, queima o hélio. Brrr!
Fica sem hélio, queima carbono.
Brrr! Brrr! Brrr! Bum!
(Risos)
Agora, você sabe a continuação da história.
Milhões e milhões e milhões de toneladas de material são espalhadas pelo espaço,
e um pouco disso vem pra cá,
para outra parte escura da galáxia, da Via Láctea,
onde há uma estrela começando a se formar.
O material que vem de lá
é duplamente enriquecido de carbono em cálcio e ferro, e assim por diante,
por causa dos materiais que aquela estrela gerou,
mais os materiais que ela pegou da outra estrela.
Então, o que está chegando aqui é uma dose dupla de carbono,
cálcio, ferro, e assim por diante.
E nesta nuvem, uma estrela chamada Sol está se formando,
e é feita de materiais que por acaso estavam nesta parte da galáxia,
mais os materiais que vieram daquela estrela,
mais os materiais que vêm diretamente dali,
e talvez de outras estrelas que também explodiram.
Nosso sol é uma estrela de terceira geração.
Nosso sol é um estrela tardia,
e ela tinha que ser
ou então não estaríamos aqui.
Nós só podemos existir perto de uma estrela jovem
que foi enriquecida por ciclos solares prévios.
Então, o sol se formou,
alguns materiais são sobras.
Você talvez tenha visto fotos do planeta Saturno
com seus anéis ao redor.
Isso é uma versão gigante daquilo.
Então você tem um sol
e alguns detritos em um anel gigante ao redor dele.
Vamos focar nos detritos -
pequenos pedaços por aí.
Pequenos pedaços ocasionalmente colidem com outros,
e eles vão por aí e colidem com outros pedaços
e vão por aí.
E enfim, você termina com planetas
e o anel, o resto do anel desapareceu.
Os planetas são feitos dos mesmos materiais que o sol,
que, lembre-se, é feito dos materiais que estavam aqui,
mais materiais dali, mais materiais dali.
Ele fez oito planetas,
não Plutão.
(Risos)
Plutão foi agarrado depois.
Você pode pensar em Plutão como um filho adotado, se quiser.
O resto são filhos biológicos.
Então, esses planetas são, basicamente, feitos da mesma coisa que o Sol,
que foi feito das coisas que estavam aqui,
mais detritos de estrelas que explodiram e estão por toda nossa galáxia.
Não podemos dizer: "Aquela e aquela".
Foi aquela e aquela e aquela e aquela
e aquela e aquela e aquela e aquela;
duplamente enriquecida com todos os elementos químicos úteis.
E os planetas, do mesmo modo, são feitos da mesma coisa.
Houve algumas mudanças
nos planetas mais perto do sol, eles ficaram quentes,
e o material que mais facilmente evapora se evaporou.
Mais longe, você pode ver melhor ainda a composição original.
Mas de modo geral foi isso que aconteceu.
Então nós, que comemos plantas e animais que absorvem elementos da terra,
somos feitos das mesmas coisas que a Terra,
e a Terra é feita das mesmas coisas que o Sol,
que é feito do resto da galáxia.
Então, o ferro foi criado nessas estrelas super massivas,
as que passaram por muitas reações nucleares.
E este ferro ficou disponível
pelas catastróficas mortes dessas grandes estrelas.
Então já havia vida e morte.
Se não fosse por essas estrelas, particularmente as que morreram,
não estaríamos aqui.
E nós somos intimamente e finalmente
filhos das estrelas,
a tal ponto que, na verdade,
nós somos estrelas.
Obrigada.
(Aplausos)
У меня есть небольшая проблема, но конференция продолжается.
Моя кровь красная.
В Вене тоже кровь красная?
(Смех)
Подозреваю, что да.
Почему кровь красная?
Кто-нибудь знает? Вы можете сказать мне, почему?
(Аудитория) Это железо.
Да, это железо.
Это железо в гемоглобине, в крови, циркулирующей в нас,
это оно делает кровь красной.
Железо — это один из химических элементов,
и я поговорю о нём прямо сейчас.
Но только сперва...
(Смех)
...томатный кетчуп.
Мы услышим ещё о томатах позже.
(Смех) (Аплодисменты)
Давайте вернёмся к химическим элементам и железу.
Железо действительно является одним из химических элементов,
и, даже если вы не химик, вы, наверно, знаете некоторые другие элементы.
Ответ одного студента на экзамене:
[H2O — это горячая вода, а CO2 — это холодная вода.]
(Смех)
Итак, знаете ли вы, что такое H2O?
(Аудитория) Вода. Джоселин Бернелл: Вода. А CO2?
(Аудитория) Углекислый газ. ДжБ: Углекислый газ.
Итак, у нас тут ещё три химических элемента:
водород, кислород и углерод.
Поскольку мы заговорили об экзаменационных вопросах для студентов,
вот ещё один о воде:
вода состоит из двух родов...
[Вода состоит из двух родов, кислорода и водорода.]
[Кислород — это кислый род, водород — это вода и род.]
(Смех)
Эти ответы были даны в Соединённых Штатах Америки, но...
(Смех) (Аплодисменты)
Там появляются самые разные потрясающие вещи,
претворяемые потом в жизнь.
Возможно, некоторые из вас помнят таблицу вроде этой —
вы могли видеть её в химической лаборатории.
Её можно увидеть и в других местах,
в наше время даже на чайных полотенцах, кружках, сумках, ручках.
Это расположенные в виде таблицы
более 100 известных нам химических элементов.
У нас в Оксфорде
её можно увидеть также на такси и автобусах —
но это Оксфорд.
(Смех)
В нашем теле, в циркулирующей в нас крови, есть, конечно же, железо.
Есть также и водород, и кислород, поскольку мы на две трети состоим из воды.
В наших тканях есть углерод, а в костях — кальций.
Я буду обсуждать в основном железо, потому что моё выступление будет коротким.
Откуда же берётся железо и эти остальные элементы?
Как оно попадает в наши тела?
Его почти нет в воздухе.
Оно попадает к нам через то, что мы едим — растения и животных.
Как попадает железо в растения и животных?
Из земли.
Как оно попало в землю?
Где оно было до этого?
Я расскажу вам о том,
как звёзды создали химические элементы,
главные составляющие жизни — кислород, углерод, кальций, железо.
Основное внимание я уделю железу.
Звёзды образуются в тёмных уголках галактики,
в тёмных областях.
Частицы газа и пыли кружатся
и случайно образуют сгусток.
Его гравитация увеличивается, и к нему притягиваются другие частицы,
гравитация возрастает, притягивается ещё больше частиц.
За несколько миллионов лет
этот маленький сгусток вырастает и становится полноценной звездой.
Когда температура посередине этого сгустка
достигает примерно 10 миллионов градусов,
начинается ядерная реакция,
а именно, ядерная реакция превращения водорода в гелий.
При этом выделяется энергия, и она выходит со светом, излучаемым звездой.
Это происходит в нашем Солнце:
в нём ежесекундно сжигается около 600 миллионов тонн водорода.
Это происходит уже в течение пяти миллиардов лет.
Это будет происходить ещё пять миллиардов лет.
Вскоре после того это прекратится, но это неважно для моего рассказа.
(Смех)
Мы обратим своё внимание на очень малое подмножество звёзд —
на исключительно массивные звёзды,
размер которых превышает размер нашего Солнца в 10, 20, 30 раз.
Возможно, вы знаете примеры таких звёзд:
Плеяды — в зимнем небе они находятся около созвездия Орион,
а также Бетельгейзе —
это красноватая звезда наверху слева в созвездии Орион.
Эти большие звёзды вначале превращают водород в гелий,
а затем гелий в углерод,
и двигаются по периодической таблице,
пока в центре их ядра не образуется железо.
Во Вселенной железо появляется впервые именно там —
в ядрах некоторых звёзд.
Для нас нет особой пользы в том, что оно находится в ядрах звёзд.
Но на помощь приходит драматическая смерть звезды.
Вот пара фотографий: «до» и «после».
Этот объект виден в южном полушарии —
он называется Большим Магеллановым Облаком.
Это маленькая галактика, находящаяся вне нашей, но довольно близко.
Наверху слева мы видим газ, излучающий свет,
довольно большое количество розового газообразного водорода,
миллионы звёздочек.
Одна из них, внизу справа, отмечена стрелкой.
Для тех из вас, кто не является астрофизиками,
стрелка добавлена после фотографирования.
(Смех)
Но эта не привлекающая внимания звезда, выделенная нами при помощи стрелки,
становится вот такой,
и вам не нужна стрелка, чтобы увидеть этот объект внизу справа.
Эта звезда катастрофично взорвалась.
Она была одной из больших звёзд,
таких, какие есть в созвездии Плеяды, или Бетельгейзе.
Она прошла весь путь превращений различных химических элементов.
У неё образовался ряд оболочек с железом посередине,
а другими элементами поверх него,
и она взорвалась.
Физика этого взрыва довольно сложная,
и я не буду обсуждать её в деталях,
но этот взрыв катастрофичен.
Мы считали раньше, что он приводит к полной катастрофе.
Теперь мы знаем, что пульсары, упомянутые Владом в его введении,
образуются из ядер этих взрывающихся звёзд.
Но 95% звёздного вещества выбрасывается в пространство,
что означает, что по всему пространству распространяются
полезные химические элементы, находившиеся внутри звезды:
кислород, кальций, углерод, железо
становятся доступными
благодаря катастрофическому терминальному взрыву
именно этой звезды.
Как они попадают оттуда к нам — довольно долгая история,
и я собираюсь показать это при помощи жестикуляции.
Вы, наверно, знаете в какой-то степени,
что у профессоров физики немного сомнительная репутация.
(Смех)
Женщины — полные сумасбродки!
На мне это сейчас подтвердится!
(Аплодисменты)
Итак, эта сцена — Млечный Путь,
наша Галактика,
и эта история включает в себя весь Млечный Путь.
Вот здесь в Млечном Пути находится одно из тёмных облаков,
в которых иногда рождаются звёзды,
кружатся частицы газа, молекулы, пыль.
Случайно здесь появился маленький сгусток.
У него есть дополнительная гравитация, притягивающая новые частницы пыли и газа,
масса увеличивается, увеличивается и гравитация,
притягиваются новые частицы.
Короче говоря, это будет одна из очень массивных звёзд,
иначе нам пришлось бы слишком долго ждать здесь.
Итак, он постепенно увеличивается в размерах.
Когда он вырастает настолько,
что температура посередине достигает 10 миллионов градусов,
в нём начинается цепочка ядерных реакций
и он горит, превращая водород в гелий.
Брр!
Потом в ядре остаётся совсем мало водорода.
Поэтому он начинает превращать гелий в углерод.
Брр!
Это длится недолго.
Потом в ядре остаётся совсем мало гелия,
поэтому он превращает углерод в кислород, кислород...
Брр! Брр! Брр! Брр!
Бум!
(Смех)
Многие миллионы тонн вещества, газа,
распространяются с этого места взрыва
в какой-то части нашего Млечного Пути.
Они проникают, медленно,
но перед нами вечность, спешки нет.
(Смех)
Они могут путешествовать,
и они путешествуют постепенно во всех направлениях,
но нас интересует вот это.
Часть попадает сюда,
где находится другое тёмное облако
с кружащимися частицами газа и пыли.
Часть вещества от того удалённого взрыва
попадает сюда,
и в этом веществе много углерода и кальция,
а также железа и кислорода, и так далее.
Оно становится частью этого облака,
и случайно образуется маленький сгусток, он получает дополнительную гравитацию,
притягивает и другие частицы,
его масса увеличивается, увеличивается и гравитация,
притягиваются и другие частицы,
его масса увеличивается, увеличивается и гравитация,
и в течение миллиона лет, 10 миллионов лет
он всё продолжает увеличиваться.
Прошу позволить мне сказать опять,
что он также станет одной из тех больших звёзд.
Иначе нам пришлось бы провести здесь всю ночь.
Итак, это большая звезда растёт,
начинаются ядерные реакции и она горит, превращая водород в гелий.
Брр!
Кончается водород, сгорает гелий. Брр!
Кончается гелий, сгорает углерод.
Брр! Брр! Брр! Брр! Бум!
(Смех)
Теперь вы знаете, что происходит дальше.
Многие миллионы тонн вещества, газа, распространяются с этого места взрыва,
и часть из них попадает сюда,
в другую тёмную часть Галактики — Млечного Пути —
где начинает образовываться звезда.
Вещество, приходящее оттуда,
содержит вдвое больше углерода, кальция и железа, и так далее,
потому что к веществу, произведённому той звездой,
добавляется вещество от этой звезды.
Итак, то, что поступает сюда, содержит вдвое больше углерода,
кальция, железа и так далее.
А в этом облаке образуется звезда, которая называется Солнцем,
и она состоит из вещества,
находившегося в этой области Галактики,
плюс вещества, пришедшего от той звезды,
плюс вещества, пришедшего прямиком оттуда,
и, может быть, ещё от каких-нибудь взрывающихся звёзд.
Наше Солнце — звезда третьего поколения.
Наша звезда образовалась поздно,
и без неё
нас не было бы здесь.
Мы можем существовать только около молодой звезды,
обогащённой предыдущими солнечными циклами.
Итак, образуется Солнце,
часть вещества остаётся.
Вы, наверно, видели изображения планеты Сатурн
с кольцами вокруг неё.
Это гигантская версия такой ситуации.
Итак, образуется Солнце
и гигантское кольцо частиц вокруг него.
Давайте займёмся этими вращающимися частицами,
Маленькие сгустки случайно сталкиваются с другими сгустками,
они вращаются и сталкиваются с другими сгустками
и вращаются вместе.
В конце концов получаются планеты,
а то, что осталось от кольца, исчезает.
Планеты состоят из того же вещества, что и Солнце,
состоящего, как вы помните, из вещества, которое было здесь,
плюс вещества оттуда и вещества оттуда.
Образуется восемь планет,
Плутон не считается.
(Смех)
Плутон был захвачен позже.
Можно считать Плутон приёмным ребёнком, если хотите.
Остальные — дети от рождения.
Итак, эти планеты состоят по существу из того же вещества, что и Солнце,
состоящее из вещества, которое было здесь,
плюс частиц от взрывающихся звёзд со всей нашей Галактики.
Мы не можем сказать, от каких конкретно.
И от той, и от этой, и от той,
и от той, и от той, и от той —
с удвоенным содержанием всех этих полезных химических элементов.
Планеты состоят из того же самого вещества.
Разница состоит в том,
что планеты, находящиеся близко к Солнцу, нагреваются
и вещества, испаряющиеся легче, уже выпарились.
У более далёких планет первоначальный состав сохраняется лучше.
Вот что произошло в общих чертах.
Так что мы, питающиеся растениями и животными,
поглощающими элементы из земли,
состоим из того же вещества, что и земля,
а земля состоит из того же вещества, что и Солнце,
которое состоит из веществ остальной части Галактики.
Так что железо возникло в тех самых очень массивных звёздах,
в которых произошло множество ядерных реакций.
Это железо стало нам доступным
благодаря катастрофическим смертям этих больших звёзд.
Тут сочетаются уже жизнь и смерть.
Если бы не было этих звёзд, в частности, погибших,
нас бы здесь не было.
В конечном счёте, мы в большой степени
являемся детьми звёзд,
до такой степени, что можно сказать,
что мы — звёзды.
Спасибо.
(Аплодисменты)