I universets voldsomme start, det som kalles det store smellet (the Big Bang), ble alt skapt i følge moderne teorier om universets tilblivelse. I dette smellet ble bare de letteste grunnstoffene, for det aller meste hydrogen og helium, dannet. Denne modellen sier at universet består av omtrent 75% hydrogen og 25% helium. Men når vi ser rundt oss, virker det ikke sånn. For eksempel består atmosfæren av mest nitrogen, men våre egne kropper består av mye karbon. Selve jorden består av mest oksygen og jern, men også mye tyngre stoffer som f.eks. uran finnes i jorda. Så hvor kommer disse tyngre grunnstoffene fra?
Disse tyngre stoffene kunne ikke finnes i det tidlige universet, og de første stjernene som ble dannet bestod nesten bare av hydrogen, og forbrenningen i disse stjernene skjedde ved å kombinere hydrogen til helium. Men når en stjernes liv nærmer seg slutten, skjer dramatiske ting. Nøyaktig hva som vil skje med en stjerne vet vi selvsagt ikke, men basert på observasjoner av andre stjerner og datasimuleringer har vi gode antakelser. Når hydrogenbeholdningen begynner å gå tom, vil stjernen begynne å utvide seg voldsomt. Vår egen sol vil, når den kommer i denne fasen om omtrent fem-seks milliarder år, bli så stor at den omslutter jorda. I kjernen på en slik rød kjempe vil helium forbrennes og karbon dannes. Vår egen sol vil etter omtrent 1 milliard år som rød kjempe gå tom for helium og ende som en hvit dverg på størrelse med jorda (men mye tyngre!). På denne måten kan det altså dannes karbon i universet, men ikke de tunge grunnstoffene som vi ser i jorda, som jern og uran.
For å danne tyngre grunnstoffer trenger man tyngre stjerner. Når en stjerne som er større enn fem ganger vår egen sol blir en rød kjempe, vil den bli mye varmere og tettere i kjernen enn sola vil bli, og den vil da ha mulighet til å kombinere tyngre og tyngre grunnstoffer helt opp til jern. Men jern kan ikke kombineres til tyngre grunnstoffer uten å ta opp energi, så når man har dannet jern stopper prosessen opp. Hvordan skal vi da få dannet de enda tyngre grunnstoffene? Dette vet vi ikke helt sikkert. Problemet er at så tunge stjerner rundt dette tidspunktet vil eksplodere i universets mest spektakulære lysshow i en supernova, og nøyaktig hva som skjer i en slik gigantisk eksplosjon er det vanskelig å vite detaljene om. Men i løpet av eksplosjonen vil det utløses nok energi til å kombinere de "lette" grunnstoffene til og med jern til de tyngre, helt opp til uran. Det vil si at uten energien som utløses i en supernova vil vi aldri kunne hatt grunnstoffer tyngre enn jern i universet.
Så det at vi finner tunge grunnstoffer (som inkluderer bl.a. gull, sølv, kvikksølv og uran) i jorda forteller oss at solsystemet vårt er dannet av restene av en svær stjerne som en gang har eksplodert i en supernova, og disse restene har så samlet seg i klumper som senere har blitt til sola og planetene. Vi kan f.eks. takke denne forløperen til sola for at vi mennesker, som er bygget opp av karbon, i det hele tatt kan eksistere.
Stein Olav Skrøvseth Stipendiat, Institutt for fysikk, NTNU.