Universumin alkuaineiden runsaus

elementti maailmankaikkeuden koostumus lasketaan analysoimalla tähtiä, tähtien välisiä pilviä, kvasareja ja muita esineitä lähettämä ja absorboima valo. Hubble-kaukoputki laajensi huomattavasti ymmärrystämme galaksien ja kaasun koostumuksesta niiden välisessä galaktisessa tilassa. Noin 75% maailmankaikkeudesta uskotaan koostuvan tummasta energia ja pimeä aine, jotka eroavat atomia ja molekyylit jotka muodostavat ympäröivän arkipäivän. Siten suurimman osan maailmankaikkeuden koostumuksesta ei ymmärretä kaukana. Kuitenkin, spektrimittaukset tähdet, pölypilvet ja galaksit kertovat meille normaalista aineesta koostuvan osan alkuainekoostumuksen.

Tämä on taulukko elementteistä Linnunrata, joka on koostumukseltaan samanlainen kuin muut maailmankaikkeuden galaksit. Muista, että elementit edustavat ainetta sellaisena kuin ymmärrämme sen. Paljon enemmän galaksista koostuu jostakin muusta!

Juuri nyt runsas elementti maailmankaikkeudessa on vety. Tähteissä vety sulaa heliumiin. Lopulta massiiviset tähdet (noin 8 kertaa massiivisemmat kuin aurinkoomme) kulkevat vetyvarannon kautta. Sitten heliumin ydin supistuu tuottaen tarpeeksi paineita kahden heliumin ytimen sulauttamiseksi hiileksi. Hiili sulautuu happea, joka sulautuu piiksi ja rikkiä. Pii sulautuu rautaksi. Tähdellä loppuu polttoaine ja se menee supernovaan, vapauttaen nämä elementit takaisin avaruuteen.

Joten jos helium sulautuu hiileksi, saatat ihmetellä, miksi happi on kolmanneksi runsas elementti eikä hiiltä. Vastaus on, koska tänä päivänä universumin tähdet eivät ole ensimmäisen sukupolven tähtiä! Kun uudemmat tähdet muodostuvat, ne sisältävät jo enemmän kuin vain vedyn. Tällä kertaa tähdet sulauttavat vetyä niin kutsutun C-N-O-syklin mukaan (missä C on hiili, N on typpi ja O on happi). Hiili ja helium voivat sulautua yhteen muodostaen happea. Näin ei tapahdu vain massiivisissa tähdissä, vaan myös tähdissä, kuten aurinko, kun se tulee punaiseen jättiläisfaasiinsa. Hiili tulee todella taaksepäin, kun tyypin II supernova esiintyy, koska nämä tähdet sulavat hiilen fuusioksi happea melkein täydellisesti!

Emme tule olemaan näkemässä sitä, mutta kun maailmankaikkeus on tuhansia tai miljoonia kertoja vanhempi kuin se on nyt, helium voi ohittaa vety yleisimmänä elementtinä (tai ei, jos avaruudessa on riittävästi vetyä kaukana muista atomeista sulake). Paljon pidemmän ajan kuluttua se on mahdollista happi ja hiilestä voi tulla ensimmäinen ja toinen runsas elementti!

Joten jos tavallinen alkuaine ei muodosta suurimpaa osaa maailmankaikkeudesta, miltä sen koostumus näyttää? Tutkijat keskustelevat tästä aiheesta ja tarkistavat prosenttimääriä, kun uutta tietoa tulee saataville. Toistaiseksi aineen ja energian koostumuksen uskotaan olevan:

• 73% tummaa energiaa: Suurin osa maailmankaikkeudesta näyttää koostuvan jostakin sellaisesta, jonka tiedämme melkein mitään. Tummalla energialla ei todennäköisesti ole massaa, mutta aine ja energia liittyvät toisiinsa.
• 22% tummaa ainetta: Tumma aine on tavaraa, joka ei säteile säteilyä millään spektrin aallonpituudella. Tutkijat eivät ole varmoja siitä, mitä tumma aine on. Sitä ei ole havaittu tai luotu laboratoriossa. Tällä hetkellä paras veto on, että se on kylmä pimeä aine, aine, joka koostuu hiukkasista, jotka ovat verrattavissa neutriinoihin, mutta paljon massiivisempia.
• 4% kaasua: Suurin osa maailmankaikkeuden kaasusta on vetyä ja heliumia, jota on tähtijen välillä (tähtienvälinen kaasu). Tavallinen kaasu ei säteile valoa, vaikka se hajoaa sen. Ionisoidut kaasut hehkuvat, mutta eivät tarpeeksi kirkkaasti kilpaillakseen tähtivalon kanssa. Tähtitieteilijät kuvaavat infrapuna-, röntgen- ja radioteleskooppeja tämän asian kuvaamiseen.
• 0,04% tähteä: Ihmisen silmille näyttää siltä, ​​että maailmankaikkeus on täynnä tähtiä. On hämmästyttävää huomata, että heidän osuus todellisuudestamme on niin pieni.
• 0,3% neutrinoita: Neutriinot ovat pieniä, sähköisesti neutraaleja hiukkasia, jotka kulkevat lähellä valonopeutta.
• 0,03% raskaita alkuaineita: Vain pieni osa maailmankaikkeudesta koostuu vedystä ja heliumista raskaammista elementeistä. Ajan myötä tämä prosenttiosuus kasvaa.