Στοιχείο Αφθονία του Σύμπαντος

ο στοιχείο η σύνθεση του σύμπαντος υπολογίζεται αναλύοντας το φως που εκπέμπεται και απορροφάται από αστέρια, διαστρικά νέφη, κβάζαρ και άλλα αντικείμενα. Το τηλεσκόπιο Hubble επέκτεινε σημαντικά την κατανόηση της σύνθεσης των γαλαξιών και του αερίου στο διαγαλαξιακό χώρο μεταξύ τους. Περίπου το 75% του σύμπαντος πιστεύεται ότι αποτελείται από σκοτάδι ενέργεια και σκοτεινή ύλη, τα οποία είναι διαφορετικά από το άτομα και μόρια που αποτελούν τον καθημερινό κόσμο γύρω μας. Έτσι, η σύνθεση του μεγαλύτερου μέρους του σύμπαντος δεν είναι πολύ κατανοητή. Ωστόσο, φασματικές μετρήσεις από αστέρια, σύννεφα σκόνης και γαλαξίες μας λένε τη στοιχειακή σύνθεση του τμήματος που αποτελείται από φυσιολογική ύλη.

Αυτός είναι ένας πίνακας στοιχείων στο Γαλαξίας, η οποία είναι παρόμοια σε σύνθεση με άλλους γαλαξίες στο σύμπαν. Λάβετε υπόψη ότι τα στοιχεία αντιπροσωπεύουν την ύλη όπως την καταλαβαίνουμε. Πολύ περισσότερο από το γαλαξία αποτελείται από κάτι άλλο!

Αυτή τη στιγμή, το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν είναι υδρογόνο. Στα αστέρια, οι πυροσωλήνες υδρογόνου σε ήλιο. Τελικά, μαζικά αστέρια (περίπου 8 φορές πιο μαζικά από τον ήλιο μας) διατρέχουν την παροχή υδρογόνου. Στη συνέχεια, ο πυρήνας του ηλίου συστέλλεται, παρέχοντας αρκετή πίεση για την τήξη δύο πυρήνων ηλίου στους άνθρακες. Ο άνθρακας διασυνδέεται με οξυγόνο, ο οποίος διασυνδέεται με πυρίτιο και θείο. Το πυρίτιο θερμαίνεται σε σίδηρο. Το αστέρι τρέχει έξω από το καύσιμο και πηγαίνει σουπερνόβα απελευθερώνοντας αυτά τα στοιχεία πίσω στο διάστημα.

Έτσι, εάν το ήλιο συγχωνεύεται σε άνθρακα ίσως αναρωτιέστε γιατί το οξυγόνο είναι το τρίτο πιο άφθονο στοιχείο και όχι ο άνθρακας. Η απάντηση είναι επειδή τα αστέρια στο σύμπαν σήμερα δεν είναι αστέρια πρώτης γενιάς! Όταν σχηματίζονται νεότερα αστέρια, περιέχουν ήδη περισσότερο από υδρογόνο. Αυτή τη φορά, τα αστέρια συντήκουν υδρογόνο σύμφωνα με τον κύκλο C-N-O (όπου το C είναι άνθρακας, το Ν είναι άζωτο και το Ο είναι οξυγόνο). Ένας άνθρακας και ήλιο μπορούν να συγχωνευθούν για να σχηματίσουν οξυγόνο. Αυτό συμβαίνει όχι μόνο σε τεράστια αστέρια, αλλά και σε αστέρια όπως ο Ήλιος μόλις εισέλθει στην κόκκινη γίγαντα φάση του. Ο άνθρακας βγαίνει πραγματικά πίσω όταν εμφανίζεται μια σουπερνόβα τύπου ΙΙ, επειδή αυτά τα αστέρια υφίστανται τη σύντηξη άνθρακα σε οξυγόνο με σχεδόν τέλεια συμπλήρωση!

Δεν θα είμαστε γύρω για να το δούμε, αλλά όταν το σύμπαν είναι χιλιάδες ή εκατομμύρια φορές μεγαλύτερο από αυτό που είναι τώρα, το ήλιο μπορεί να προσπεράσει το υδρογόνο ως το πιο άφθονο στοιχείο (ή όχι, εάν αρκετό υδρογόνο παραμένει στο χώρο μακριά από άλλα άτομα έως ασφάλεια ηλεκτρική). Μετά από πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, είναι δυνατό οξυγόνο και ο άνθρακας μπορεί να γίνει το πρώτο και το δεύτερο πιο άφθονα στοιχεία!

Έτσι, αν η συνηθισμένη στοιχειακή ύλη δεν αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος, ποια είναι η σύνθεση της εμφάνισής της; Οι επιστήμονες συζητούν αυτό το θέμα και αναθεωρούν τα ποσοστά όταν διατίθενται νέα δεδομένα. Προς το παρόν, η σύνθεση της ύλης και της ενέργειας πιστεύεται ότι είναι:

• 73% Σκοτεινή Ενέργεια: Το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος φαίνεται να αποτελείται από κάτι που ξέρουμε δίπλα σε τίποτα. Η σκοτεινή ενέργεια μάλλον δεν έχει μάζα, αλλά η ύλη και η ενέργεια σχετίζονται.
• 22% Dark Matter: Η σκοτεινή ύλη είναι ουσία που δεν εκπέμπει ακτινοβολία σε οποιοδήποτε μήκος κύματος του φάσματος. Οι επιστήμονες δεν είναι σίγουροι για το τι ακριβώς είναι η σκοτεινή ύλη. Δεν έχει παρατηρηθεί ή δημιουργηθεί σε εργαστήριο. Αυτή τη στιγμή, το καλύτερο στοίχημα είναι ότι είναι κρύα σκοτεινή ύλη, μια ουσία που αποτελείται από σωματίδια συγκρίσιμα με τα νετρίνα, αλλά πολύ πιο μαζικά.
• 4% αέριο: Το μεγαλύτερο μέρος του αερίου στο σύμπαν είναι το υδρογόνο και το ήλιο, που βρίσκονται ανάμεσα στα αστέρια (διαστρικό αέριο). Το συνηθισμένο αέριο δεν εκπέμπει φως, αν και το διασκορπίζει. Τα ιονισμένα αέρια λάμπουν, αλλά όχι αρκετά φωτεινά ώστε να ανταγωνίζονται με το φως των αστεριών. Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν υπέρυθρα, ακτινοσκοπικά και ραδιοτηλεσκόπια για να απεικονίσουν αυτό το θέμα.
• 0,04% αστέρια: Στα ανθρώπινα μάτια, φαίνεται ότι το σύμπαν είναι γεμάτο αστέρια. Είναι εκπληκτικό να συνειδητοποιήσουμε ότι αντιπροσωπεύουν ένα τόσο μικρό ποσοστό της πραγματικότητάς μας.
• 0,3% νετρίνο: Τα νετρίνα είναι μικροσκοπικά, ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια που ταξιδεύουν με ταχύτητα κοντά στο φως.
• 0,03% βαρέα στοιχεία: Μόνο ένα μικρό κλάσμα του σύμπαντος αποτελείται από στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο. Με τον καιρό αυτό το ποσοστό θα αυξηθεί.