Żelazo w Galaktyce

Żelazo, jako pierwiastek chemiczny, jest ostatnim produktem reakcji termojądrowej, która zachodzi w gwieździe,

Żelazo, jako pierwiastek chemiczny, jest ostatnim produktem reakcji termojądrowej, która zachodzi w gwieździe, przy czym nie każdą gwiazdę ‘stać’ na to, by była zdolna do reakcji syntezy krzemu w żelazo. Gwiazda ta musi być odpowiednio duża, bo taki maluch, jak nasze Słońce zakończy prawdopodobnie swoje reakcje na węglu, czyli dużo przed żelazem. By wywołać reakcję syntezy krzemu w żelazo, potrzebna jest między innymi temperatura setek miliardów stopni, a taką jest w stanie ‘zagwarantować’ zapadająca się gwiazda o masie nie mniejszej, niż 5 mas Słońca.

Do swoich wyliczeń chciałbym poczynić pewne uproszczenia, a mianowicie:

– W momencie kiedy następuje wybuch supernowej, wszystko w gwieździe jest zamienione w żelazo.

– każda supernowa podczas wybuchu traci około 0,1% swojej masy. W rzeczywistości są niewielkie rozbieżności.

– W naszej Galaktyce (Droga Mleczna) jest 400 miliardów gwiazd (http://pl.wikipedia.org/wiki/Droga_Mleczna).

– Droga Mleczna ma masę 10^12 mas Słońca,

– Słońce jest gwiazdą drugiego lub trzeciego pokolenia, jak łaskawie zapodaje Wielka i Oczywista Teoria Wielkiego Wybuchu. Teoria ta przyjmuje wiek słońca na 5 mld. lat, co oznacza, że powstało z wodoru i innych pierwiastków pozostałych po wybuchach gwiazd wcześniejszych.

– Wszechświat ma 13.7 miliarda lat (http://pl.wikipedia.org/wiki/Wielki_Wybuch).

Przejdę teraz do wyliczenia ilości żelaza w naszym Układzie Słonecznym, który został podany dla każdej planet, a także największych Księżyców, w wyniku różnistych pomiarów:

Słońce – 0,014 żelaza, co przy masie 1,99×10^30 kg daje 2,79×10^28 kg.

Merkury – 42% żelaza, co przy masie 3,33*10^23 kg daje 1,4×10^23 kg

Wenus – 30% żelaza, co przy masie 4,87 *10^24 kg daje 1,46×10^24

Ziemia – 32,1% żelaza, co przy masie 5,98×10^24 kg daje 1,92×10^24 kg

Mars – nie wiadomo, ile ma żelaza

Jowisz – pomijam, bo Wielka Teoria twierdzi, że Jowisz tylko prawdopodobnie ma żelazne jądro.

IO – 20% żelaza, co przy masie 8,93×10^22 daje 2,23×10^22 kg

Europa – 23% żelaza, co przy masie 4,8×10^22 daje 2,18×10^22 kg

Gannimed – 17% żelaza, co przy masie 1,48×10^23 daje 2,5×10^22 kg

Callisto – 25% żelaza, co przy masie 1,08×10^23 daje 2,7×10^22 kg

Saturn – 7% żelaza, co przy masie 5,68×10^26 daje 3,98×10^25

Uran – nie wiadomo ile ma żelaza

Neptun – nie wiadomo, ile ma żelaza.

Zsumowując te niepełne dane uzyskuje się wynik 4,34×10^25 kg dla planet. Stanowi to zaledwie 0,16% ilości żelaza zawartego w Słońcu, ale warto to uwzględnić. Zatem całkowitą masę żelaza w układzie Słonecznym zaokrąglam do 2795×10^25 kg.

Ponieważ supernowa podczas wybuchu ‘wyrzuca w przestrzeń’ około 0,1% swojej masy, która wynosi 5 mas Słońca, zatem w przestrzeń kosmiczną idzie 0,5 masy Słońca. Z tej połowy masy zakładam, że 2,5 % stanowi żelazo, gdyż na tyle oceniana jest jego średnia zawartość (ACTA SOCIETATIS METHEORITCAE POLONORUM Rocznik Polskiego Towarzystwa Meteorytowego Vol. 1, 2009) , więc w kosmos idzie żelazo, o masie 0,0125 masy Słońca. Przeliczając to na kilogramy, daje to 2488x 10^25 kg. Okazuje się zatem, że jeden wybuch supernowej o masie 5 mas Słońca, generuje żelazo stanowiące 0,93% żelaza, jakie ma obecnie Słońce. Przenosząc te dane na całkowitą masę naszej Galaktyki – oznacza to, że w naszej Drodze Mlecznej znajduje się żelazo 0,0125 x 10^12 mas Słońca. Oznacza to, że do wyprodukowania takiej ilości żelaza, konieczne jest wybuchnięcie w Naszej Galaktyce (0,0125/0,93)x10^12, czyli 0,0134×10^12 supernowych. Przy wieku 13,7 miliardów (14×10^9) lat, oznacza to, że co roku powinno wybuchać (14/13,4) x 10^9 supernowej, czyli średnio co 12,5 miesiąca powinniśmy być częstowani nowym, przepięknym widokiem.

A jak to wygląda w praktyce? Nie będę zanudzał i pójdę po najmniejszej linii oporu, więc według http://www.scienceinschool.org/print/391, supernowa w zwykłej, spiralnej galaktyce wybucha co 50-100 lat, przyjmuję zatem, że wybucha co 75 lat, czyli co 900 miesięcy. Gdyby tak było od początku istnienia Drogi Mlecznej, to niedobór żelaza wynosiłby (900/12,5), czyli 72 razy w stosunku do obecnego.

Odniesienie tych wyników do poczynionych początkowych uproszczeń, jest następujące:

‘W momencie kiedy następuje wybuch supernowej, wszystko w gwieździe jest zamienione w żelazo’ – uproszczenie na korzyść żelaza, gdyż w rzeczywistości, by nastąpił wybuch supernowej, musi być przekroczona Granica Chandrasekhara, a dzieje się to wtedy, gdy wielkość żelaznego jądra przekroczy masę 1,44 masy Słońca. Zatem po korekcie (5/1.44)x72=250. Oznacza to, że po uwzględnieniu tego uproszczenia niedobór żelaza w Drodze Mlecznej urósł do 250 razy.

‘W naszej Galaktyce (Droga Mleczna) jest 400 miliardów gwiazd’. Według pomiarów w Drodze Mlecznej jest od 100 do 400 miliardów gwiazd. Przyjąłem maksymalną ilość więc zmniejszam o połowę. W wyniku tego niedobór żelaza wynosi 125 razy.

Dodatkowo ni wprowadzałem tu rozróżnienia na typy supernowych i przyjąłem, że wszystkie supernowe są typu Ia, czyli wydmuchują w kosmos najwięcej energii i masy.

Może być oczywiście tak, że wcześniej tych wybuchów była masa, a potem coraz mniej, ponieważ coraz mniej jest wodoru w Galaktyce. Tylko, by zaakceptować te teorię, trzeba najpierw poznać wytłumaczenie skąd w naszej Drodze Mlecznej jest wciąż tak dużo obłoków molekularnych, gotowych zaświecić, gdy tylko będą sprzyjać warunki. Link, który jest poniżej przedstawia Drogę Mleczną obserwowaną z Ziemi. (http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Milkyway_pan1.jpg&filetimestamp=20061028215938).