Element Abundance of the Universe

De element universums sammansättning beräknas genom att analysera ljuset som släpps ut och absorberas från stjärnor, interstellära moln, kvasarer och andra föremål. Hubble-teleskopet utvidgade i hög grad vår förståelse för galaxernas sammansättning och gas i det intergalaktiska utrymmet mellan dem. Cirka 75% av universum tros bestå av mörker energi och mörk materia, som skiljer sig från atomer och molekyler som utgör vardagen runt omkring oss. Således är sammansättningen av de flesta av universum långt ifrån förstått. Dock, spektrala mätningar av stjärnor, dammmoln och galaxer berättar för oss den elementära sammansättningen av den del som består av normal materia.

Detta är en tabell över element i Vintergatan, som liknar sammansättningen som andra galaxer i universum. Kom ihåg att element representerar materia när vi förstår det. Mycket mer av galaxen består av något annat!

Just nu, mest rikliga element i universum är väte. I stjärnor smälter väte till helium. Så småningom går massiva stjärnor (cirka åtta gånger massivare än vår sol) genom deras tillförsel av väte. Sedan dras kärnan i helium, vilket ger tillräckligt med tryck för att smälta två heliumkärnor till kol. Kol smälter till syre, som smälter in i kisel och svavel. Kisel smälter in i järn. Stjärnan tar slut på bränsle och går supernova och släpper dessa element tillbaka i rymden.

Så om helium smälter in i kol undrar du varför syre är det tredje vanligaste elementet och inte kol. Svaret beror på att stjärnorna i universum idag inte är första generationens stjärnor! När nya stjärnor bildas innehåller de redan mer än bara väte. Den här gången smälter stjärnor väte enligt vad som kallas C-N-O-cykeln (där C är kol, N är kväve och O är syre). En kol och helium kan smälta samman för att bilda syre. Detta händer inte bara i massiva stjärnor, utan också i stjärnor som solen när den väl går in i sin röda jättefas. Kol kommer verkligen ut när en supernova av typ II inträffar, eftersom dessa stjärnor genomgår kolfusion till syre med nästan perfekt färdigställande!

Vi kommer inte att vara med för att se det, men när universum är tusentals eller miljoner gånger äldre än det är nu, kan helium ta upp väte som det vanligaste elementet (eller inte, om tillräckligt med väte förblir ute i rymden för långt från andra atomer till säkring). Efter mycket längre tid är det möjligt syre och kol kan bli de första och näst vanligaste elementen!

Så om vanliga elementära ämnen inte står för större delen av universum, hur ser dess sammansättning ut? Forskare debatterar detta ämne och reviderar procenttal när nya data blir tillgängliga. För närvarande tros frågan och energikomposition vara:

• 73% mörk energi: De flesta av universum verkar bestå av något vi vet nästan ingenting om. Mörk energi har förmodligen inte massa, men materia och energi är relaterade.
• 22% Dark Matter: Dark matter är saker som inte avger strålning i någon våglängd i spektrumet. Forskare är osäkra på vad, exakt, mörk materia är. Det har inte observerats eller skapats i ett labb. Just nu är det bästa sättet att det är kall mörk materia, ett ämne som består av partiklar som kan jämföras med neutrino, men ändå mycket mer massiva.
• 4% gas: De flesta av gaserna i universum är väte och helium, som finns mellan stjärnor (interstellär gas). Vanlig gas avger inte ljus, även om den sprider den. Ioniserade gaser glöder, men inte tillräckligt ljust för att konkurrera med ljuset från stjärnor. Astronomer använder infraröda, röntgen- och radioteleskop för att avbilda denna fråga.
• 0,04% stjärnor: För mänskliga ögon verkar det som universum är fullt av stjärnor. Det är fantastiskt att inse att de står för en så liten andel av vår verklighet.
• 0,3% Neutrino: Neutrino är små, elektriskt neutrala partiklar som går med nära ljushastighet.
• 0,03% tunga element: Endast en liten fraktion av universum består av element som är tyngre än väte och helium. Med tiden kommer denna procentandel att växa.