Откуда взялись все химические элементы?

Откуда взялись все химические элементы?

Если мы посмотрим на историю нашей Вселенной, то обнаружим, что в самом начале не было ни Менделеева, ни его периодической таблицы, ни элементов входящих в нее. Наша Вселенная в момент своего рождения была очень плотной и очень горячей. А при таких условиях сложные структуры просто не могут существовать.

Например, при высоких температурах мы можем плавить металлы, то есть можем рушить молекулярную структуру. Повышая температуру, будут разрушаться молекулы на атомы. Атомы также являются составными частицами. Следовательно, повышая температуру дальше мы можем достичь разрушения атомов на отдельные протоны и нейтроны. Повышая температуру еще сильнее, мы продолжим эту матрешку, пока нейтроны и протоны не распадутся на кварки, которые являются фундаментальными частицами и распасться дальше не могут. Поэтому в очень ранней Вселенной не существовало привычного нам вещества.

По мере расширения, Вселенная остывала, что давало возможность образовываться более сложным структурам. Естественно, первым появившимся элементом, судя из таблицы Менделеева, стал водород, поскольку водород — это всего-лишь протон. Это произошло в первые секунды после Большого взрыва.

Поскольку нейтрон немного тяжелее протона, то он появился немного позднее и немного в меньшем количестве. За первые минуты Вселенная расширилась и остыла настолько, что начали происходить термоядерные реакции, в ходе которых стали появляться элементы от водорода до лития включительно. Однако, лития образовалось настолько мало, что его практически не учитывают.

Данный процесс образования первых химических элементов называется первичным нуклеосинтезом. Стоит заметить, что в ходе этого нуклеосинтеза образуется настолько мало лития, что его практически не учитывают, а подсчеты и наблюдения показывают, что Вселенная спустя несколько минут от Большого взрыва на 75% состояла из водорода и почти на 25% из гелия.

В таком составе Вселенная будет пребывать еще долгое время, пока спустя 550 млн лет не образуются первые звезды. В звездах происходит постоянный процесс ядерного синтеза. Большую часть времени звезды преобразуют водород в гелий. Поэтому, по причине процессов в звездах, водорода во Вселенной становится все меньше, а гелия все больше.

Если плотность и температура звезды имеет достаточное значение, то образовавшийся или имеющийся изначально гелий начинает преобразовываться в более тяжелые элементы. Однако, с продвижением по таблице Менделеева требуются все более экстремальные условия.

Экстремальные условия звезда создает сама по себе. Чем тяжелее звезда, тем сильнее она давит сама на себя, тем больше плотность и температура в ее недрах. Следовательно, чем массивнее звезда, тем более тяжелые химические элементы она может производить

Наше Солнце является относительно небольшой звездой, поэтому она может производить элементы только до кислорода. К концу своей жизни Солнце станет красным гигантом, а потом станет белым карликом, сбросив красную оболочку, насыщенную тяжелыми элементами, в космос. Это вещество вместе с таким же сброшенным веществом от других звезд скучкуется и впоследствии образует новое поколение звезд со своими планетами с уже конкретным набором химических элементов.

Откуда взялись все химические элементы?

Откуда взялись все химические элементы?
Превращение красного гиганта в белого карлика

Первые поколения звезд состояли только из водорода и гелия. Последующие же поколения, как например наша Солнечная система, уже образуются из насыщенного тяжелыми элементами звездного вещества. Все химические элементы на нашей планете, даже те из которых состоит наше тело, когда-то были образованы в звездах. С каждым новым поколением звезды имеют в своем составе все больше и больше тяжелых элементов.

В конце своей жизни многие звезды взрываются и от них остается только белый карлик. Этот белый карлик также может взорваться. Поскольку в недрах таких звезд имеется очень много железа, то при взрыве атомы железа разлетаются по всей космической округе. Все железо, которое мы имеем на Земле, попало к нам именно от таких взорвавшихся карликов.

Многие элементы тяжелее металла образуются непосредственно в момент взрыва остатка от бывшей массивной звезды. Но это далеко не единственное место, где могут рождаться настолько тяжелые элементы.

Около 90% массивных звезд рождаются в парах. Остатками от таких массивных звезд зачастую бывают нейтронные звезды. Если две нейтронные звезды вращаются вокруг общего центра масс, то они постепенно начинают сближаться за счет излучения гравитационных волн. В конечном счете эти два объекта столкнутся со скоростью сравнимой со скоростью света. В таком процессе выделяется колоссальное количество энергии, часть из которых уходит на синтез новых тяжелых элементов. Расчеты показывают, что в ходе слияния нейтронных звезд преимущественно образуются атомы золота. То есть большая часть атомов золота на нашей планете образовалась именно в таких экзотических процессах. Такой процесс действительно является экзотическим, поскольку в нашей галактике такое происходит раз в 20-30 тысяч лет.

Когда мы продвигаемся в по таблице Менделеева, то чем дальше, тем реже встречается элемент в природе. Все потому что для более тяжелых элементов требуются более экстремальные условия, которые встречаются гораздо реже, нежели банальный синтез гелия из водорода в недрах самых обычных звезд.

Откуда взялись все химические элементы?
Таблица образования химических элементов в космических процессах

Делитесь этой статьей в своих социальных сетях, а также не забывайте поставить палец вверх, подписаться на наш канал и оставить комментарий, если вам понравилась данная публикация!

Telegram: https://t.me/different_angle

Яндекс.Дзен: https://zen.yandex.ru/different_angle

Канал не позиционирует себя, как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.
Откуда взялись все химические элементы?
Предложить свою статью, замечание или просто написать автору: @different_angle_bot


Следующее: Создана компьютерная модель слияния черных дыр

Предыдущее: Болезни будущего: Что нас ждет?



Поделиться!