Częstość występowania pierwiastków we Wszechświecie

Częstość występowania pierwiastków we Wszechświecie (abundancja pierwiastków chemicznych) – rozpowszechnienie poszczególnych pierwiastków chemicznych w całym Wszechświecie, ich udział w całej materii.

Względna częstość występowania poszczególnych pierwiastków we Wszechświecie zależy od liczby atomowej danego pierwiastka, oraz właściwości jąder atomowych pierwiastków. Różnice w ilościach poszczególnych pierwiastków wynikają z charakteru procesu nukleosyntezy zachodzącej od Wielkiego Wybuchu.

Częstość występowania pierwiastków we wszechświecie (względna liczba atomów).

Obfitość wodoru i helu

Wodór jest pierwiastkiem występującym we Wszechświecie w największej ilości. Jego jądra – protony – stanowią pierwotną materię, która uformowała się najwcześniej w ciągu pierwszej milionowej części sekundy od początku Wielkiego Wybuchu. Również podczas Wielkiego Wybuchu, pod koniec ery leptonowej, gdy we Wszechświecie istniały już protony i neutrony w wyniku łączenia się ich w procesie zwanym pierwotną nukleosyntezą powstała większość z istniejących obecnie jąder helu oraz niewielka ilość jąder litu i berylu. W toku późniejszej ewolucji Wszechświata, we wnętrzach gwiazd, zachodziła i nadal zachodzi przemiana jąder inne jądra, głównie masywniejsze. Dominującą reakcją jest przemiana wodoru w hel, dlatego stosunek liczby jąder helu do liczby jąder wodoru ulega ciągłej zmianie, mimo to niewiele się on zmienił od Wielkiego Wybuchu.

Maksimum dla żelaza

Wszystkie jądra pierwiastków cięższych od berylu, aż do żelaza powstały głównie w wyniku reakcji jądrowych w gwiazdach, czemu towarzyszyło wydzielanie dużej ilości energii. Produktem końcowym tych przemian było żelazo, którego jądro ma największą energię wiązania przypadającą na jeden nukleon. Dlatego jąder żelaza jest stosunkowo dużo w porównaniu z jądrami pierwiastków o większych liczbach atomowych i w porównaniu z jądrami pierwiastków o trochę mniejszych liczbach atomowych. Jądra masywniejsze od jąder żelaza powstały podczas wybuchu supernowych, w warunkach ekstremalnie wysokich temperatur i ciśnień.

Źródła informacji o składzie izotopowym Wszechświata

Głównym źródłem informacji o ilości poszczególnych pierwiastków tworzących Wszechświat są badania składu skorupy ziemskiej. W niewielkim stopniu istnieje możliwość bezpośredniego badania minerałów z Księżyca, meteorytów i pośrednio – powierzchni Marsa. Głównym źródłem informacji na temat składu bardziej odległych obiektów są metody spektroskopii promieniowania elektromagnetycznego. Badając światło zarówno emitowane, jak i odbijane, rozpraszane i pochłaniane przez różne obiekty kosmiczne, można określić skład atmosfer planet, gwiazd, można ustalić z czego zbudowane są inne galaktyki i jaki jest skład zimnych obłoków gazu i pyłu kosmicznego.

Badanie składu izotopowego Wszechświata dostarcza równocześnie narzędzia do weryfikacji teorii dotyczących nukleosyntezy.

Zobacz też

• spektroskopia
• cykl protonowy
• cykl węglowo-azotowo-tlenowy