Abbondanza di elementi dell'universo

Il elemento la composizione dell'universo viene calcolata analizzando la luce emessa e assorbita da stelle, nuvole interstellari, quasar e altri oggetti. Il telescopio Hubble ha notevolmente ampliato la nostra comprensione della composizione di galassie e gas nello spazio intergalattico tra di loro. Si ritiene che circa il 75% dell'universo sia costituito da oscurità energia e materia oscura, che sono diversi dal atomi e molecole che compongono il mondo quotidiano che ci circonda. Pertanto, la composizione della maggior parte dell'universo è lungi dall'essere compresa. Tuttavia, misure spettrali di stelle, nuvole di polvere e galassie ci raccontano la composizione elementare della porzione che consiste di materia normale.

Questa è una tabella di elementi nel file via Lattea, che è simile nella composizione ad altre galassie nell'universo. Tieni presente che gli elementi rappresentano la materia come la comprendiamo. Molto più della galassia è costituita da qualcos'altro!

In questo momento, il elemento più abbondante nell'universo è idrogeno. Nelle stelle, l'idrogeno si fonde in elio. Alla fine, stelle massicce (circa 8 volte più massicce del nostro Sole) attraversano la loro riserva di idrogeno. Quindi, il nucleo di elio si contrae, fornendo abbastanza pressione per fondere due nuclei di elio in carbonio. Il carbonio si fonde in ossigeno, che si fonde in silicio e zolfo. Il silicio si fonde in ferro. La stella si esaurisce e va in supernova, rilasciando questi elementi nello spazio.

Quindi, se l'elio si fonde nel carbonio, potresti chiederti perché l'ossigeno è il terzo elemento più abbondante e non il carbonio. La risposta è perché le stelle nell'universo oggi non sono stelle di prima generazione! Quando si formano nuove stelle, contengono già più dell'idrogeno. Questa volta, le stelle fondono l'idrogeno secondo il cosiddetto ciclo C-N-O (dove C è carbonio, N è azoto e O è ossigeno). Un carbonio ed elio possono fondersi insieme per formare ossigeno. Ciò accade non solo nelle stelle massicce, ma anche in quelle come il Sole una volta che entra nella sua fase gigante rossa. Il carbonio esce davvero dietro quando si verifica una supernova di tipo II, perché queste stelle subiscono la fusione del carbonio in ossigeno con un completamento quasi perfetto!

Non saremo in giro per vederlo, ma quando l'universo è migliaia o milioni di volte più vecchio di quello che è ora, l'elio potrebbe superare l'idrogeno come elemento più abbondante (oppure no, se abbastanza idrogeno rimane nello spazio lontano dagli altri atomi per fusibile). Dopo molto più tempo, è possibile ossigeno e il carbonio può diventare il primo e il secondo elemento più abbondante!

Quindi, se la normale materia elementale non tiene conto della maggior parte dell'universo, che aspetto ha la sua composizione? Gli scienziati discutono di questo argomento e rivedono le percentuali quando saranno disponibili nuovi dati. Per ora, si ritiene che la composizione di materia ed energia sia:

• 73% di energia oscura: La maggior parte dell'universo sembra consistere in qualcosa di cui non sappiamo quasi nulla. L'energia oscura probabilmente non ha massa, ma materia ed energia sono correlate.
• 22% materia oscura: La materia oscura è roba che non emette radiazioni in nessuna lunghezza d'onda dello spettro. Gli scienziati non sono sicuri di cosa sia esattamente la materia oscura. Non è stato osservato o creato in un laboratorio. In questo momento, la scommessa migliore è che è la materia oscura fredda, una sostanza costituita da particelle paragonabili ai neutrini, ma molto più massiccia.
• 4% di gas: La maggior parte del gas nell'universo è idrogeno ed elio, che si trova tra le stelle (gas interstellare). Il gas ordinario non emette luce, sebbene la disperda. I gas ionizzati brillano, ma non abbastanza intensamente da competere con la luce delle stelle. Gli astronomi usano i raggi infrarossi, i raggi X e i radiotelescopi per immaginare questa materia.
• 0,04% stelle: Agli occhi umani, sembra che l'universo sia pieno di stelle. È incredibile rendersi conto che rappresentano una percentuale così piccola della nostra realtà.
• 0,3% neutrini: I neutrini sono minuscole particelle elettricamente neutre che viaggiano alla velocità della luce.
• 0,03% di elementi pesanti: Solo una piccola parte dell'universo è costituita da elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio. Nel tempo questa percentuale crescerà.