Мы состоим из звёздного вещества | Джоселин Белл Бернелл | TEDxVienna

Джоселин Белл Бернелл работает приглашённым профессором в Оксфорде (Великобритания). Будучи аспирантом в области радиоастрономии в Кембридже, она случайно открыла пульсары. Так возникла новая область астрофизики, за что научный руководитель Джоселин получил Нобелевскую премию. Впоследствии она занимала различные должности, работая в различных областях астрономии и совмещая работу с заботой о семье. Она придаёт большое значение тому, чтобы больше женщин занималось наукой. В свободное время она занимается садом, слушает хоровую музыку, собирает поэзию на астрономические темы и активно участвует в деятельности общества Квакеров.

Это выступление записано на мероприятии TEDx, независимо организованном местным сообществом с использованием формата конференций TED. Узнайте больше на http://ted.com/tedx

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 непривлекающая 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)