Kompozycja Wszechświata - pierwiastki, które są podstawą każdej cząstki materii - nieustannie się zmienia i ewoluuje. Kluczową rolę w tym procesie odgrywają gwiazdy.
Gwiazdy obecne we Wszechświecie, których są miliardy, wciąż eksplodują i znikają, by narodzić się na nowo. Zarys tego, w jaki sposób pierwiastki tworzą się w gwiazdach, zostały opisany w artykule, który ukazał się na łamach czasopisma „Science”.
- Wszechświat przeszedł kilka bardzo interesujących zmian, w których układ okresowy - całkowita liczba pierwiastków we Wszechświecie - bardzo się zmienił - powiedziała Jennifer Johnson, profesor astronomii na Ohio State University. - Przez 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu nie było nic oprócz wodoru, helu i litu, a następnie zaczęliśmy otrzymywać węgiel, tlen i inne naprawdę ważne pierwiastki. Obecnie żyjemy w czasach zapełnienia układu okresowego – dodał.
Układ okresowy od lat sześćdziesiątych XIX wieku pomagał ludziom zrozumieć pierwiastki istniejące we Wszechświecie. To wtedy rosyjski chemik Dmitri Mendelejew uznał, że pewne pierwiastki zachowują się w podobny sposób i uporządkował je w postaci wykresu - układu okresowego.
Ale cały układ okresowy można nazwać gwiezdnym pyłem. Uczeni wiedzą to od dawna. Większość pierwiastków na tablicy Mendelejewa, od najlżejszego wodoru do cięższych pierwiastków, takich jak lorens, powstało w gwiazdach. Układ okresowy nieustannie się rozrasta w miarę odkrywania nowych pierwiastków, ale podstawy rozumowania Mendelejewa dotyczące masy atomowej i bloków konstrukcyjnych Wszechświata nadal się sprawdzają.
Nukleosynteza, czyli proces powstawania nowych pierwiastków, rozpoczęła się wraz z Wielkim Wybuchem, około 13,7 miliarda lat temu. Najlżejsze pierwiastki we Wszechświecie, wodór i hel, powstały w wyniku Wielkiego Wybuchu. Ale cięższe pierwiastki - właściwie każdy inny element układu okresowego - są w dużej mierze wytworem życia i śmierci gwiazd.
Gwiazdy o dużej masie, niektóre z nich znajdują się w konstelacji Oriona, około 1300 lat świetlnych od Ziemi, tworzą pierwiastki znacznie szybciej niż gwiazdy o niskiej masie. Gwiazdy te łączą wodór i hel w węgiel, a następnie zamieniają węgiel w magnez, sód i neon. Masywne gwiazdy kończą żywot eksplodując jako supernowe, uwalniając przy tym w przestrzeń kosmiczną różne pierwiastki - od tlenu przez krzem do selenu.
Fot. Jennifer Johnson/ Ohio State University
Mniejsze gwiazdy - takie o rozmiarach naszego Słońca - łączą w swoich jądrach wodór i hel. Hel następnie łączy się z węglem. Kiedy taka gwiazda umiera, przeistacza się w białego karła. Białe karły syntetyzują inne pierwiastki, gdy łączą się i eksplodują. Wybuchający biały karzeł może wyrzuć w przestrzeń kosmiczną wapń lub żelazo.
Z kolei gwiazdy neutronowe mogą tworzyć rod lub ksenon. A ponieważ, podobnie jak ludzie, gwiazdy żyją i umierają w różnych skalach czasowych - a różne pierwiastki powstają na różnych etapach ich życia - skład pierwiastków we Wszechświecie nieustające się zmienia.
- Kiedy myślimy o wszystkich pierwiastkach we Wszechświecie, warto zastanowić się nad tym, ile gwiazd oddało życie, by powstały te pierwiastki. To nie tylko masywne gwiazdy eksplodujące jako supernowe, ale także gwiazdy takie, jak nasze Słońce - to wszystko daje bardzo duża liczbę gwiazd – podkreśliła Johnson.
Źródło: Ohio State University
