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。
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) |
---|---|---|
氢 | 1. | 739,000 |
氦 | 2. | 240,000 |
氧气 | 8. | 10,400 |
碳 | 6. | 4,600 |
霓虹的 | 10 | 1,340 |
铁 | 26 | 1,090 |
氮 | 7. | 960 |
硅 | 14 | 650 |
镁 | 12 | 580 |
硫黄 | 16 | 440 |
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!
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!
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:
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