I starten var der kun brint, helium og en lille smule litium. I de første minutter af universets historie blev disse tre lette grundstoffer dannet af den oprindelige ursuppe af elementarpartikler, mens resten af naturens grundstoffer er blevet skabt i stjernerne.
Det gælder også for fluor, som man bedst kender fra tandpasta, hvor fluor-forbindelser forebygger huller i tænderne. Men faktisk har det været lidt af en gåde, hvordan universets fluor er opstået. Det er nemlig ikke så ligetil at forklare, idet fluor ikke dannes ved fusion (sammensmeltning af atomkerner) i stjernerne.
Nu har to amerikanske astronomer målt mængden af fluor i 79 stjerner, og de har fundet ud af, at det meste fluor – og dermed også størstedelen af den fluor, der findes i tandpastaen – sandsynligvis skabes, når de største stjerner eksploderer som supernovaer.
Neon rammes af neutrinoer
Ved en supernovaeksplosionen udsendes enorme mængder af neutrinoer – meget lette elementarpartikler. I en videnskabelig artikel i tidsskriftet The Astronomical Journal skriver forskerne, at en meget stor del af galaksens fluor-atomer må være dannet ved, at neon-atomer er blevet ramt af neutrinoer. Artiklen er i øvrigt frit tilgængelig fra preprint-serveren ArXiv.
Neon er der masser af i de tungeste stjerner, og hvis en neutrino med høj energi kolliderer med en neon-kerne, kan kernen miste en proton. Så forvandles neon, der har 10 protoner i kernen, til fluor, der har ni protoner.
Astronomerne kender dog også en anden måde, hvorpå fluor kan dannes. I røde kæmpestjerner kan iltatomer med otte protoner i kernen indfange en proton og på den måde blive til fluor. Men denne mekanisme producerer ikke nok fluor til at forklare forekomsten af grundstoffet i galaksen.
Stadig en del grundstofgåder
Nu, hvor astronomerne har fundet en god forklaring på mængden af fluor, er de kommet et skridt nærmere en fuld forståelse af dannelsen af grundstofferne i universet, fortæller lektor Hans Fynbo fra Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet:
\ Fakta
Supertunge grundstoffer er skabt af mennesker
De tungeste grundstoffer, man kender til, findes (så vidt man ved) slet ikke i naturen. De er skabt af mennesker, er alle radioaktive og har meget kort levetid. Læs mere i artiklen Hvor tunge grundstoffer kan man fremstille?
»Generelt er man kommet langt, når det gælder om at forklare udbredelsen af de forskellige grundstoffer. Men der er stadig grundstoffer, der er svære at forklare præcist – typisk isotoper med meget ringe forekomst.«
»Det gælder for eksempel de såkaldte p-kerner, som er atomkerner med relativt få neutroner i forhold til protoner for et givent grundstof, der ikke kan dannes i s- eller r-processerne.«
Grundstoffer tungere end jern dannes typisk ved s- eller r-processen, hvor en atomkerne indfanger en neutron, som henfalder til en proton, så resultatet er et grundstof med et højere atomtal. Forskellen på de to processer er hastigheden, indfangningen foregår med.
Men disse processer kan altså ikke forklare alle de tunge grundstof-isotoper, der findes i naturen, så her skal der andre forklaringer til. Dem prøver astrofysikerne at finde.
Kolliderende neutronstjerner kan skabe tunge grundstoffer
Desuden er det ikke helt afklaret, hvordan r-processen præcist foregår, siger Hans Fynbo og fortsætter:
»Den proces er ansvarlig for dannelsen af halvdelen af grundstofferne tungere end jern, og den foregår enten i supernovaeksplosioner, hvor det indre af tunge stjerner kollapser, eller ved sammensmeltningen af neutronstjerner. Den sidste kandidat lader til at være den mest sandsynlige.«
Men det gælder altså kun for mange af de tunge grundstoffer. Størstedelen af de lette fluor-atomer kan vi takke supernovaerne for.
