De element De samenstelling van het heelal wordt berekend door het licht te analyseren dat wordt uitgezonden en geabsorbeerd door sterren, interstellaire wolken, quasars en andere objecten. De Hubble-telescoop heeft ons begrip van de samenstelling van sterrenstelsels en gas in de intergalactische ruimte ertussen enorm vergroot. Ongeveer 75% van het universum bestaat vermoedelijk uit donker energie en donkere materie, die verschillen van de atomen en moleculen die de dagelijkse wereld om ons heen vormen. De samenstelling van het grootste deel van het universum is dus verre van begrepen. Echter, spectrale metingen van sterren, stofwolken en sterrenstelsels vertellen ons de elementaire samenstelling van het deel dat uit normale materie bestaat.
Meest overvloedige elementen in de Melkweg
Dit is een tabel met elementen in de Melkweg, die qua samenstelling vergelijkbaar is met andere sterrenstelsels in het universum. Houd in gedachten dat elementen materie vertegenwoordigen zoals wij die begrijpen. Veel meer van de melkweg bestaat uit iets anders!
| Element | Elementnummer | Massafractie (ppm) |
|---|---|---|
| waterstof | 1 | 739,000 |
| helium | 2 | 240,000 |
| zuurstof | 8 | 10,400 |
| koolstof | 6 | 4,600 |
| neon | 10 | 1,340 |
| ijzer | 26 | 1,090 |
| stikstof | 7 | 960 |
| silicium | 14 | 650 |
| magnesium | 12 | 580 |
| zwavel | 16 | 440 |
Meest overvloedig element in het heelal
Op dit moment, de meest voorkomende element in het universum is waterstof. In sterren smelt waterstof in helium. Uiteindelijk stromen massieve sterren (ongeveer 8 keer zo zwaar als onze zon) door hun toevoer van waterstof. Vervolgens trekt de kern van helium samen en levert voldoende druk om twee heliumkernen in koolstof te smelten. Koolstof smelt in zuurstof, dat samensmelt met silicium en zwavel. Silicium smelt in ijzer. De ster raakt zonder brandstof en gaat supernova, waardoor deze elementen weer in de ruimte vrijkomen.
Dus als helium samensmelt tot koolstof, vraag je je misschien af waarom zuurstof het op twee na meest voorkomende element is en niet koolstof. Het antwoord is omdat de sterren in het universum vandaag de dag geen sterren van de eerste generatie zijn! Als er nieuwere sterren ontstaan, bevatten ze al meer dan alleen waterstof. Deze keer versmelten sterren waterstof volgens wat bekend staat als de C-N-O-cyclus (waarbij C koolstof is, N stikstof is en O zuurstof is). Een koolstof en helium kunnen samensmelten tot zuurstof. Dit gebeurt niet alleen in massieve sterren, maar ook in sterren zoals de zon zodra deze zijn rode gigantische fase binnengaat. Koolstof komt echt achter als er een type II supernova optreedt, omdat deze sterren koolstoffusie ondergaan in zuurstof met bijna perfecte voltooiing!
Hoe elementovervloed zal veranderen in het universum
We zullen er niet zijn om het te zien, maar wanneer het universum duizenden of miljoenen keer ouder is dan nu, kan helium dat wel haal waterstof in als het meest voorkomende element (of niet, als er genoeg waterstof in de ruimte blijft tot ver van andere atomen) lont). Na een veel langere tijd is het mogelijk zuurstof en koolstof kan het eerste en het tweede meest voorkomende element worden!
Samenstelling van het heelal
Dus als gewone elementaire materie het grootste deel van het universum niet verklaart, hoe ziet de samenstelling er dan uit? Wetenschappers debatteren over dit onderwerp en herzien de percentages wanneer er nieuwe gegevens beschikbaar komen. Voorlopig wordt aangenomen dat de materie en energiesamenstelling zijn:
- 73% donkere energie: Het grootste deel van het universum lijkt te bestaan uit iets waarvan we bijna niets weten. Donkere energie heeft waarschijnlijk geen massa, maar materie en energie zijn verwant.
- 22% donkere materie: Donkere materie is materiaal dat geen straling afgeeft in een golflengte van het spectrum. Wetenschappers weten niet precies wat donkere materie precies is. Het is niet waargenomen of gemaakt in een laboratorium. Op dit moment is de beste gok dat het koude donkere materie is, een stof die bestaat uit deeltjes die vergelijkbaar zijn met neutrino's, maar toch veel massiever is.
- 4% gas: Het grootste deel van het gas in het universum is waterstof en helium, gevonden tussen sterren (interstellair gas). Gewoon gas geeft geen licht af, maar verspreidt het wel. Geïoniseerde gassen gloeien, maar niet helder genoeg om te kunnen concurreren met het licht van sterren. Astronomen gebruiken infrarood-, röntgen- en radiotelescopen om deze materie in beeld te brengen.
- 0,04% sterren: Voor menselijke ogen lijkt het heelal vol sterren te zijn. Het is verbazingwekkend om te beseffen dat ze zo'n klein percentage van onze realiteit uitmaken.
- 0,3% neutrino's: Neutrino's zijn kleine, elektrisch neutrale deeltjes die met een bijna lichte snelheid reizen.
- 0,03% zware elementen: Slechts een klein deel van het universum bestaat uit elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium. Na verloop van tijd zal dit percentage groeien.