På et eller andet tidspunkt har alle videnskabsentusiaster hørt den afdøde Carl Sagans berygtede ord: "Vi er lavet af stjernestoffer." Men hvad betyder det nøjagtigt? Hvordan kunne kolossale kugler af plasma, der grådigt brænder væk deres kernebrændstof i fjerne tid og rum, spille nogen rolle i at gyde den enorme kompleksitet i vores jordiske verden? Hvordan er det, at "kvælstof i vores DNA, kalk i vores tænder, jern i vores blod, kulstof i vores æble tærter" kunne have været smedet så offhandedly dybt i disse store stjernernes giganters hjerter?
Ikke overraskende er historien både elegant og dybt ærefrygtindgydende.
Alle stjerner kommer fra ydmyge begyndelser: nemlig en gigantisk, roterende klump af gas og støv. Tyngdekraften får skyen til at kondensere, mens den snurrer og hvirvler ind i en stadig mere tætpakket sfære af materiale. Til sidst bliver star-to-be så tæt og varm, at molekyler af brint i kernen kolliderer og smelter sammen til nye heliummolekyler. Disse nukleare reaktioner frigiver kraftige energiudbrud i form af lys. Gassen skinner lyst; en stjerne fødes.
Vores nye stjerners endelige skæbne afhænger af dens masse. Mindre, lette stjerner forbrænder dog brintet i deres kerne langsommere end tungere stjerner, skinner noget mere svagt, men lever langt længere liv. Over tid forårsager imidlertid faldende brintniveauer i midten af stjernen færre brintfusionsreaktioner; færre brintfusionsreaktioner betyder mindre energi og derfor mindre udadtryk.
På et bestemt tidspunkt kan stjernen ikke længere opretholde den spænding, som dens kerne havde opretholdt mod massen af dens ydre lag. Tyngdekraften tipskalaen, og de ydre lag begynder at tumle indad på kernen. Men deres kollaps opvarmer tingene, øger kernetrykket og vender processen igen. En ny brintforbrændende skal dannes lige uden for kernen, som genindfører en buffer mod tyngdekraften i stjernens overfladelag.
Mens kernen fortsætter med at udføre heliumfusionsreaktioner med lavere energi, skubber kraften i den nye brintforbrændende skal på stjernens ydre, hvilket får de ydre lag til at svulme mere og mere. Stjernen udvides og afkøles til en rød gigant. Dets ydre lag vil i sidste ende undslippe tyngdekraften helt, flyde ud i rummet og efterlade en lille, død kerne - en hvid dværg.
Tyngre stjerner vakter også lejlighedsvis i kampen mellem pres og tyngdekraft, hvilket skaber nye atomsskaller, der skal smeltes sammen i processen; i modsætning til mindre stjerner giver deres overskydende masse dem imidlertid mulighed for at fortsætte med at danne disse lag. Resultatet er en række koncentriske kugler, der hver skal indeholder tungere elementer end den, der omgiver den. Brint i kernen giver anledning til helium. Heliumatomer smelter sammen og danner kulstof. Carbon kombineres med helium for at skabe ilt, der smelter sammen i neon, derefter magnesium, derefter silicium ... hele vejen igennem det periodiske bord for at stryge, hvor kæden ender. Sådanne massive stjerner fungerer som en ovn og driver disse reaktioner ved hjælp af ren tilgængelig energi.
Men denne energi er en endelig ressource. Når stjernens kerne bliver en solid jernkugle, kan den ikke længere smelte sammen elementer til at skabe energi. Som det var tilfældet med mindre stjerner, betyder færre energiske reaktioner i kernen af tungvægtstjerner mindre tryk udad mod tyngdekraften. De ydre lag af stjernen vil derefter begynde at kollapse, hvilket fremskynder tempoet i tunge elementfusion og yderligere reducerer mængden af energi til rådighed til at holde de ydre lag op. Densitet øges eksponentielt i den krympende kerne, og sammenkaster protoner og elektroner så tæt, at det bliver en helt ny enhed: en neutronstjerne.
På dette tidspunkt kan kernen ikke blive tættere. Stjernens massive ydre skaller - stadig tumler indad og stadig chock-fuld af flygtige elementer - har ikke længere noget at gå hen. De smækker ind i kernen som en hastighedsolierigg, der styrter ned i en mur og udbrud i en uhyrlig eksplosion: en supernova. De ekstraordinære energier, der genereres under denne eksplosion muliggør endelig fusion af elementer, der er endnu tungere end jern, fra kobolt helt til uran.
Den energiske chokbølge produceret af supernovaen bevæger sig ud i kosmos og udbetaler tunge elementer i dens kølvandet. Disse atomer kan senere integreres i planetariske systemer som vores egne. Givet de rette betingelser - for eksempel en passende stabil stjerne og en position i dens beboelige zone - disse elementer giver byggestenene til et komplekst liv.
I dag er vores hverdag muliggjort af netop disse atomer, der er smedes for længe siden i store stjerners liv og død. Vores evne til at gøre noget som helst - vågne op af en dyb søvn, nyd et lækkert måltid, køre en bil, skrive en sætning, tilføje og trække, løse et problem, ringe til en ven, grine, græde, synge, danse, løbe, hoppe og lege - styres for det meste af opførslen af små brændstofkæder kombineret med tungere elementer som kulstof, nitrogen, ilt og fosfor.
Andre tunge elementer findes i mindre mængder i kroppen, men er ikke desto mindre lige så vigtige for korrekt funktion. F.eks. Fungerer calcium, fluor, magnesium og silicium sammen med fosfor for at styrke og vokse vores knogler og tænder; ioniseret natrium, kalium og klor spiller en vigtig rolle i at bevare kroppens væskebalance og elektriske aktivitet; og jern omfatter den vigtigste del af hæmoglobin, det protein, der udstyrer vores røde blodlegemer med evnen til at levere ilt, vi inhalerer til resten af vores krop.
Så næste gang du har en dårlig dag, kan du prøve dette: luk øjnene, tag en dyb indånding og overvej kæden af begivenheder, der forbinder din krop og sind til et sted, milliarder af lysår væk, dybt inde i fjerntliggende områder plads og tid. Husk, at massive stjerner, mange gange større end vores sol, brugte millioner af år på at forvandle energi til stof og skabte de atomer, der udgør hver del af dig, Jorden og alle du nogensinde har kendt og elsket.
Vi mennesker er så små; og alligevel giver den delikate dans på molekyler, der er fremstillet af disse stjernestoffer, en biologi, der gør det muligt for os at overveje vores bredere univers og hvordan vi overhovedet eksisterede. Carl Sagan selv forklarede det bedst: ”En del af vores væsen ved, at det er her, vi kom fra. Vi længes efter at vende tilbage; og det kan vi, fordi kosmos også er i os. Vi er lavet af stjernestoffer. Vi er en måde for kosmos at kende sig selv på. ”
