Element Abundance of the Universe

De element sammensetningen av universet beregnes ved å analysere lyset som sendes ut og absorberes fra stjerner, interstellare skyer, kvasarer og andre objekter. Hubble-teleskopet utvidet vår forståelse av sammensetningen av galakser og gass i det intergalaktiske rommet mellom dem. Cirka 75% av universet antas å bestå av mørke energi og mørk materie, som er forskjellige fra atomer og molekyler som utgjør hverdagen rundt oss. Dermed er sammensetningen av det meste av universet langt fra forstått. Men, spektrale målinger av stjerner, støvskyer og galakser forteller oss den grunnleggende sammensetningen av delen som består av normal materie.

Dette er en tabell over elementer i Melkeveien, som ligner i sammensetning som andre galakser i universet. Husk at elementer representerer saken slik vi forstår det. Mye mer av galaksen består av noe annet!

Akkurat nå, mest rikholdig element i universet er hydrogen. I stjerner smelter hydrogen sammen inn i helium. Etter hvert kjører massive stjerner (rundt 8 ganger mer massive enn vår sol) gjennom deres tilførsel av hydrogen. Deretter trekker kjernen til helium seg sammen, og gir nok trykk til å smelte sammen to heliumkjerner til karbon. Karbon smelter sammen til oksygen, som smelter sammen til silisium og svovel. Silisium smelter sammen til jern. Stjernen går tom for drivstoff og går supernova, og slipper disse elementene ut i verdensrommet.

Så hvis helium smelter sammen i karbon, lurer du kanskje på hvorfor oksygen er det tredje rikeste elementet og ikke karbon. Svaret er fordi stjernene i universet i dag ikke er første generasjons stjerner! Når det dannes nyere stjerner, inneholder de allerede mer enn bare hydrogen. Denne gangen smelter stjerner hydrogen i henhold til det som er kjent som C-N-O-syklusen (der C er karbon, N er nitrogen og O er oksygen). Et karbon og helium kan smelte sammen og danne oksygen. Dette skjer ikke bare i massive stjerner, men også i stjerner som solen når den først går inn i sin røde kjempefase. Karbon kommer virkelig ut når en supernova av type II oppstår, fordi disse stjernene gjennomgår karbonfusjon til oksygen med nesten perfekt fullføring!

Vi vil ikke være i nærheten for å se det, men når universet er tusenvis eller millioner ganger eldre enn det er nå, kan helium kanskje overta hydrogen som det mest tallrike elementet (eller ikke, hvis nok hydrogen forblir ute i verdensrommet til langt fra andre atomer til lunte). Etter mye lengre tid er det mulig oksygen og karbon kan bli de første og nest rikeste elementene!

Så hvis vanlig elementær materie ikke utgjør det meste av universet, hvordan ser komposisjonen deres ut? Forskere debatterer dette emnet og reviderer prosenter når nye data blir tilgjengelig. Foreløpig antas saken og energisammensetningen å være:

• 73% Dark Energy: Det meste av univers ser ut til å bestå av noe vi ved siden av ingenting vet om. Mørk energi har sannsynligvis ikke masse, men materie og energi er relatert.
• 22% Dark Matter: Mørk materie er ting som ikke avgir stråling i noen bølgelengde i spekteret. Forskere er usikre på hva, mørk materie er. Det er ikke observert eller opprettet i et laboratorium. Akkurat nå er det beste alternativet at det er kald mørk materie, et stoff som består av partikler som kan sammenlignes med nøytrinoer, men likevel mye mer massivt.
• 4% gass: Det meste av gassen i universet er hydrogen og helium, funnet mellom stjerner (interstellar gass). Vanlig gass avgir ikke lys, selv om den sprer den. Ioniserte gasser lyser, men ikke lyst nok til å konkurrere med stjerners lys. Astronomer bruker infrarøde, røntgen- og radioteleskoper for å avbilde denne saken.
• 0,04% stjerner: For menneskers øyne ser det ut til at universet er fullt av stjerner. Det er utrolig å innse at de står for en så liten prosentandel av vår virkelighet.
• 0,3% nøytrinoer: Neutrino er små, elektrisk nøytrale partikler som beveger seg i nær lyshastighet.
• 0,03% tunge elementer: Bare en liten brøkdel av universet består av elementer som er tyngre enn hydrogen og helium. Over tid vil denne prosentandelen vokse.