Element overflod af universet

Det element universets sammensætning beregnes ved at analysere det lys, der udsendes og absorberes fra stjerner, interstellare skyer, kvasarer og andre objekter. Hubble-teleskopet udvidede vores forståelse af sammensætningen af ​​galakser og gas i det intergalaktiske rum mellem dem. Cirka 75% af universet antages at bestå af mørke energi og mørkt stof, der adskiller sig fra atomer og molekyler der udgør den daglige verden omkring os. Således er sammensætningen af ​​det meste af universet langt fra forstået. Imidlertid, spektrale målinger af stjerner, støvskyer og galakser fortæller os den grundlæggende sammensætning af den del, der består af normal stof.

Dette er en tabel med elementer i Mælkevejen, der ligner sammensætning som andre galakser i universet. Husk, at elementer repræsenterer stof, som vi forstår det. Meget mere af galaksen består af noget andet!

Lige nu, mest rigelige element i universet er hydrogen. I stjerner smelter brint sammen ind i helium. Til sidst løber massive stjerner (ca. 8 gange mere massiv end vores sol) gennem deres forsyning med brint. Derefter sammentrækkes heliumkernen og leverer nok tryk til at smelte sammen to heliumkerner i kulstof. Carbon smelter sammen til ilt, der smelter sammen i silicium og svovl. Silicium smelter sammen i jern. Stjernen løber tør for brændstof og går supernova og frigiver disse elementer tilbage i rummet.

Så hvis helium smelter sammen med kulstof, spekulerer du måske på, hvorfor ilt er det tredje mest rigelige element og ikke kulstof. Svaret er, fordi stjernerne i universet i dag ikke er første generation af stjerner! Når der dannes nyere stjerner, indeholder de allerede mere end blot brint. Denne gang smelter stjerner brint sammen med det, der er kendt som C-N-O-cyklus (hvor C er kulstof, N er nitrogen og O er ilt). Et kulstof og helium kan smelte sammen og danne ilt. Dette sker ikke kun i massive stjerner, men også i stjerner som Solen, når den først går ind i sin røde kæmpesfase. Carbon kommer virkelig bagud, når en type II supernova forekommer, fordi disse stjerner gennemgår carbonfusion til ilt med næsten perfekt færdiggørelse!

Vi vil ikke være i nærheden for at se det, men når universet er tusinder eller millioner gange ældre end det er nu, kan helium muligvis overtage brint som det mest rigelige element (eller ej, hvis der er nok brint tilbage i rummet til langt fra andre atomer til sikring). Efter meget længere tid er det muligt ilt og kulstof kan blive de første og næst mest rigelige elementer!

Så hvis almindelig elementær stof ikke tegner sig for det meste af universet, hvordan ser dens sammensætning ud? Forskere debatterer dette emne og reviderer procenter, når nye data bliver tilgængelige. For øjeblikket antages sagen og energisammensætningen at være:

• 73% mørk energi: Det meste af univers ser ud til at bestå af noget, vi ved næsten intet om. Mørk energi har sandsynligvis ikke masse, men materie og energi er relateret.
• 22% mørkt stof: Mørkt stof er ting, der ikke udsender stråling i nogen bølgelængde af spektret. Forskere er usikre på, hvad nøjagtigt er mørk stof. Det er ikke observeret eller oprettet i et laboratorium. Lige nu er det bedste alternativ, at det er koldt mørkt stof, et stof bestående af partikler, der kan sammenlignes med neutrinoer, men alligevel meget mere massiv.
• 4% gas: Det meste af gassen i universet er brint og helium, der findes mellem stjerner (interstellar gas). Almindelig gas udsender ikke lys, selvom den spreder den. Ioniserede gasser glød, men ikke lyst nok til at konkurrere med lyset fra stjerner. Astronomer bruger infrarøde, røntgen- og radioteleskoper til at forestille sig denne sag.
• 0,04% stjerner: For menneskelige øjne ser det ud til, at universet er fuld af stjerner. Det er forbløffende at indse, at de tegner sig for en så lille procentdel af vores virkelighed.
• 0,3% neutrinoer: Neutrino er små, elektrisk neutrale partikler, der bevæger sig i tæt lyshastighed.
• 0,03% tunge elementer: Kun en lille brøkdel af universet består af elementer, der er tungere end brint og helium. Over tid vil denne procentdel vokse.