Universumi elementide arvukus

element universumi koostise arvutamiseks analüüsitakse tähtedest, tähtedevahelistest pilvedest, kvaasaritest ja muudest objektidest eralduvat ja neeldunud valgust. Hubble'i teleskoop laiendas oluliselt meie arusaamist galaktikate ja gaasi koostisest nendevahelises galaktilises ruumis. Arvatakse, et umbes 75% universumist koosneb tumedast energia ja tume aine, mis erinevad aatomid ja molekulid mis moodustavad meie ümbritseva igapäevase maailma. Seega on suurema osa universumi koosseis kaugelt mõistetav. Kuid, spektrimõõtmised tähed, tolmupilved ja galaktikad ütlevad meile selle osa elementaarse koostise, mis koosneb normaalsest ainest.

See on tabel elementide tabelis Linnutee, mis on oma koostiselt sarnane teiste universumi galaktikatega. Pidage meeles, et elemendid esindavad ainet sellisena, nagu me sellest aru saame. Suurem osa galaktikast koosneb millestki muust!

Praegu on kõige rikkalikum element universumis on vesinik. Tähtedes vesinik sulandub heeliumi. Lõpuks juhivad massiivsed tähed (umbes 8 korda massiivsemad kui meie Päike) vesinikuvarusid. Seejärel heeliumi tuum tõmbub kokku, andes piisavalt survet kahe heeliumi tuuma süsinikuks sulatamiseks. Süsinik sulandub hapnikuks, mis sulandub räniks ja väävliks. Räni sulandub rauaks. Tärnil saab kütus otsa ja läheb supernoova, vabastades need elemendid tagasi kosmosesse.

Seega, kui heelium sulandub süsinikuks, võib teil tekkida küsimus, miks hapnik on suuruselt kolmas element ja mitte süsinik. Vastus on selles, et tänased universumi tähed pole esimese põlvkonna tähed! Kui moodustuvad uuemad tähed, sisaldavad need juba enamat kui lihtsalt vesinikku. Sel ajal sulavad tähed vesiniku vastavalt sellele, mida nimetatakse C-N-O tsükliks (kus C on süsinik, N on lämmastik ja O on hapnik). Süsinik ja heelium võivad sulanduda hapniku moodustamiseks. See juhtub mitte ainult massiivsetes tähtedes, vaid ka tähtedes nagu Päike, kui see on jõudnud punasesse hiiglaslikku faasi. Süsinik väljub II tüübi supernoova ilmnemisel tõesti seetõttu, et need tähed sulanduvad süsinikus hapnikuga peaaegu täiuslikult!

Me ei näe seda ringi, kuid kui universum on tuhandeid või miljoneid kordi vanem kui praegu, võib heelium küll ületada vesinik kui kõige rikkalikum element (või mitte, kui kosmoses on piisavalt vesinikku teistest aatomitest kaugel kaitsme). Pärast palju pikemat aega on see võimalik hapnik ja süsinikust võib saada esimene ja teine ​​kõige rikkalikum element!

Niisiis, kui tavaline elementaarne aine ei moodusta enamikku universumist, siis milline on selle koostis? Teadlased arutlevad selle teema üle ja vaatavad protsendimäärad üle, kui uued andmed muutuvad kättesaadavaks. Praegu arvatakse, et aine ja energia koostis on:

• 73% tumedat energiat: Suurem osa universumist näib koosnevat millestki, mida me peaaegu ei tea. Tumedal energial pole ilmselt massi, kuid mateeria ja energia on omavahel seotud.
• 22% tume aine: Tume aine on asi, mis ei eralda kiirgust spektri ühelgi lainepikkusel. Teadlased pole kindlad, mis täpselt on tume aine. Seda ei ole laboris täheldatud ega loodud. Praegu on kõige parem panustada sellele, et tegemist on külma tumeainega, aine, mis koosneb neutriinodega võrreldavatest osakestest, kuid on siiski palju massiivsem.
• 4% gaas: Suurem osa universumi gaasist on tähtede vahel asuv vesinik ja heelium (tähtedevaheline gaas). Tavaline gaas ei eralda valgust, kuigi see hajutab selle laiali. Ioniseeritud gaasid helendavad, kuid mitte piisavalt eredalt, et konkureerida tähtede valgusega. Astronoomid kasutavad selle pildi pildistamiseks infrapuna-, röntgen- ja raadioteleskoope.
• 0,04% tähte: Inimeste silmis näib, et universum on tähti täis. On hämmastav mõista, et nad moodustavad meie tegelikkuses nii väikese protsendi.
• 0,3% neutriine: Neutriinod on pisikesed, elektriliselt neutraalsed osakesed, mis liiguvad peaaegu valguse kiirusel.
• 0,03% rasked elemendid: Ainult väike osa universumist koosneb vesinikust ja heeliumist raskematest elementidest. Aja jooksul see protsent kasvab.