宇宙元素丰度

宇宙的元素组成是通过分析恒星、星际云、类星体和其他物体发射和吸收的光来计算的。哈勃望远镜极大地扩展了我们对星系间空间中星系和气体组成的理解。据信,约75%的宇宙由暗能量和暗物质组成,这与构成我们周围日常世界的原子和分子不同。因此,宇宙的大部分成分还远未被了解。然而,恒星、尘埃云和星系的光谱测量告诉我们组成正常物质部分的元素组成。...

宇宙的元素组成是通过分析恒星、星际云、类星体和其他物体发射和吸收的光来计算的。哈勃望远镜极大地扩展了我们对星系间空间中星系和气体组成的理解。据信,约75%的宇宙由暗能量和暗物质组成,这与构成我们周围日常世界的原子和分子不同。因此,宇宙的大部分成分还远未被了解。然而,恒星、尘埃云和星系的光谱测量告诉我们组成正常物质部分的元素组成。

When a supernova like this one (Cassiopeia A) explodes, it returns hydrogen and helium to the universe, plus heavier elements, such as carbon, oxygen, and silicon.

银河系中最丰富的元素

这是一张银河系元素表,其组成与宇宙中其他星系相似。请记住,元素代表我们所理解的物质。银河系的更多部分是由其他东西组成的!

要素 元素数 质量分数(ppm)
1. 739,000
2. 240,000
氧气 8. 10,400
6. 4,600
霓虹的 10 1,340
26 1,090
7. 960
14 650
12 580
硫黄 16 440
 

宇宙中最丰富的元素

现在,宇宙中最丰富的元素是氢。在恒星中,氢融合成氦。最终,大质量恒星(大约比我们的太阳大8倍)通过它们的氢供应运行。然后,氦的核心收缩,提供足够的压力将两个氦核熔合成碳。碳熔合成氧,氧熔合成硅和硫。硅熔化成铁。这颗恒星耗尽了燃料,变成了超新星,将这些元素释放回太空。

所以,如果氦融合成碳,你可能想知道为什么氧是第三丰富的元素而不是碳。答案是因为今天宇宙中的恒星不是第一代恒星!当新恒星形成时,它们已经不仅仅包含氢。这一次,恒星根据所谓的C-N-O循环(C是碳,N是氮,O是氧)融合氢。碳和氦可以融合在一起形成氧气。这不仅发生在大质量恒星中,而且在像太阳这样的恒星进入红巨星阶段时也会发生。当第二类超新星出现时,碳确实会落在后面,因为这些恒星几乎完美地完成了碳与氧的融合!

宇宙中元素丰度将如何变化

我们不会在周围看到它,但当宇宙的年龄比现在大数千倍或数百万倍时,氦可能会取代氢成为最丰富的元素(或者,如果足够多的氢留在太空中,远离其他原子进行熔合的话)。经过更长的时间,氧和碳可能成为第一和第二丰富的元素!

宇宙构成

那么,如果普通的元素物质不能解释宇宙的大部分,那么它的组成是什么样子的呢?科学家们就这一问题展开辩论,并在新数据可用时修改百分比。目前,物质和能量的组成被认为是:

  • 73%的暗能量:宇宙的大部分似乎是由我们几乎一无所知的东西组成的。暗能量可能没有质量,但物质和能量是相关的。
  • 22%的暗物质:暗物质是在任何波长的光谱中都不会发出辐射的物质。科学家不确定暗物质到底是什么。目前,最好的选择是它是冷暗物质,一种由类似中微子的粒子组成的物质,但质量要大得多。
  • 4%气体:宇宙中的大部分气体是氢和氦,存在于恒星之间(星际气体)。普通气体不发光,尽管它会散射光。电离气体发光,但亮度不足以与恒星的光竞争。天文学家使用红外、x射线和射电望远镜对这一物质进行成像。
  • 0.04%的恒星:在人类眼中,宇宙似乎充满了恒星。意识到它们只占我们现实生活的一小部分,真是令人惊讶。
  • 0.3%中微子:中微子是微小的电中性粒子,以接近光速运动。
  • 0.03%重元素:宇宙中只有一小部分由比氢和氦重的元素组成。随着时间的推移,这一比例将会增加。

  • 发表于 2021-09-26 06:58
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  • 分类:科学

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