科学愛好家はいつの時代か、カールセーガン故の悪名高い言葉「私たちは星からできている」を耳にしたことがあります。しかし、それは正確にはどういう意味ですか？プラズマの巨大な球が、遠くの時間と空間で核燃料を貪欲に燃やし、地球の世界の広大な複雑さを生み出す上でどのように役割を果たすことができるのでしょうか？ 「DNAの窒素、歯のカルシウム、血中の鉄、リンゴのパイの炭素」が、これらの巨大な恒星巨人の心臓の奥深くに無造作に造られたのはどうしてでしょうか。
当然のことながら、物語はエレガントであり、畏敬の念を起こさせるものです。
すべての星は、謙虚な始まり、すなわち、ガスと塵の巨大な回転する塊から来ています。重力は雲を回転させながら凝縮させ、これまでになく密に詰まった物質の球体に渦を巻きつけます。やがて、恒星は高密度になり、熱くなり、コアの水素分子が衝突して、新しいヘリウム分子に融合します。これらの核反応は、光の形でエネルギーの強力なバーストを放出します。ガスは明るく輝きます。星が生まれます。
生まれたばかりの星の最終的な運命は、その質量に依存します。小さくて軽い星は、重い星よりもゆっくりと核の水素を燃やしますが、やや暗く輝いていますが、はるかに長い寿命を生きています。しかし、時間の経過とともに、星の中心での水素レベルの低下により、水素核融合反応が減少します。水素核融合反応が少ないと、エネルギーが少なくなるため、外向きの圧力が低くなります。
ある時点で、星はその外層の質量に対してその中心が支えていた緊張を維持できなくなります。重力がスケールを傾け、外側の層がコアの内側に転がり始めます。しかし、彼らの崩壊は物事を加熱し、核心圧力を増加させ、プロセスを再び逆転させます。新しい水素燃焼シェルがコアのすぐ外側に作成され、星の表面層の重力に対するバッファーを再構築します。
コアが低エネルギーのヘリウム核融合反応を続けている間、新しい水素燃焼シェルの力が星の外面を押し、外層がますます膨潤する原因になります。星は膨張して、赤い巨人に冷えます。その外層は、最終的には重力の引き寄せから完全に脱出し、宇宙に浮上し、小さな死んだコア、つまり白い矮星を残します。
より重い星は、圧力と重力の戦いで時折動揺し、その過程で融合する新しい原子の殻を作成します。ただし、小さな星とは異なり、その過剰な質量により、これらの層を形成し続けることができます。その結果、一連の同心球ができ、各シェルには、それを囲むものよりも重い要素が含まれています。コアの水素はヘリウムを発生させます。ヘリウム原子は融合して炭素を形成します。炭素はヘリウムと結合して酸素を生成し、それがネオン、マグネシウム、シリコンの順に融合します。周期表を横切って、鉄が鎖の終わりまで続きます。このような巨大な星は、かまどのように振る舞い、利用可能な純粋なエネルギーによってこれらの反応を推進します。
しかし、このエネルギーは有限の資源です。星のコアが固い鉄の球になると、要素を融合してエネルギーを生み出すことができなくなります。小さい星の場合と同様に、重い星のコアでのエネルギー反応が少ないほど、重力に対する外向きの圧力が低くなります。次に、星の外層が崩壊し始め、重元素の融合のペースが速まり、それらの外層を保持するために利用できるエネルギーの量がさらに減少します。密度は収縮するコア内で指数関数的に増加し、陽子と電子が非常に密に詰まるため、まったく新しい実体、つまり中性子星になります。
この時点で、コアはこれ以上密度を上げることができません。星の巨大な外殻–まだ内側に転がり、揮発性元素がぎっしり詰まっています–もう行く場所がありません。彼らはスピード違反の石油掘削装置がレンガの壁に衝突するようにコアに激突し、巨大な爆発、すなわち超新星に噴火します。この爆発の間に生成された並外れたエネルギーにより、最終的にはコバルトよりもウランに至るまで、鉄よりも重い元素の融合が可能になります。
超新星によって生成されたエネルギッシュな衝撃波は宇宙に移動し、その伴流に重い元素を放出します。これらの原子は、後で私たち自身のような惑星系に組み込むことができます。適切な条件（たとえば、適切に安定した星とそのハビタブルゾーン内の位置）が与えられた場合、これらの要素は複雑な生活のビルディングブロックを提供します。
今日、私たちの日常生活は、はるか昔に巨大な星の生と死の脅威で造られたこれらの原子によって可能になりました。何でもできる私たちの能力–深い眠りから目覚める、おいしい食事を楽しむ、車を運転する、文章を書く、足し算と引き算、問題を解決する、友達に電話する、笑う、泣く、歌う、踊る、走る、ジャンプして遊ぶ–は主に、炭素、窒素、酸素、リンなどの重い元素と結合した水素の小さな鎖の挙動によって支配されます。
他の重元素は体内に少量存在しますが、それでも適切な機能に不可欠です。たとえば、カルシウム、フッ素、マグネシウム、シリコンはリンと一緒に働き、骨や歯を強化して成長させます。イオン化されたナトリウム、カリウム、塩素は、体液のバランスと電気的活動の維持に重要な役割を果たします。鉄は赤血球にヘモグロビンの主要な部分を構成します。ヘモグロビンは、赤血球に、体内に吸入した酸素を体の残りの部分に届ける能力を備えています。
だから、次に悪い日が来たら、これを試してください：目を閉じて深呼吸して、あなたの体と心を何十億光年も離れた遠く離れた場所に繋ぐ一連の出来事を考えてください空間と時間。私たちの太陽の何倍もの大きさの巨大な星が何百万年もかけてエネルギーを物質に変え、あなたのすべての部分、地球、そしてあなたがこれまでに愛してきたすべての人々を構成する原子を作り出したことを思い出してください。
私たち人間はとても小さいです。それでも、この星のものから作られた分子の繊細なダンスは、私たちがより広い宇宙と私たちが存在するようになった方法を熟考することを可能にする生物学を生み出します。カールセーガン自身が最もよく説明しました。私たちは戻りたいです。宇宙も私たちの中にいるからです私たちはスターのもので作られています。私たちは宇宙が自分自身を知る方法です。」
