Все началось с Большого взрыва: как во Вселенной появились химические элементы

Вся Вселенная наполнена большим количеством химических элементов, из которых состоят звезды, планеты и даже люди. Во Вселенной существует большое разнообразие химических элементов, начиная от самых легких, таких, как гелий и заканчивая самыми тяжелыми, как свинец. Но как появились все эти элементы? Об этом пишет Space.

С чего все началось?

Формирование химических элементов началось вскоре после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял от нескольких секунд до нескольких минут. Тогда весь объем Вселенной был в миллионы раз меньше, чем сейчас. Начальный космос имел такую невероятно высокую плотность, что температура всей материи превышала 1 млрд градусов Цельсия. Этих условий было достаточно для создания ядерных реакций.

Это значит, что на начальном этапе существования Вселенной было так жарко, что даже протоны и нейтроны не могли существовать как стабильные объекты. Вместо этого начальный космос представал собой набор таких фундаментальных частиц, как кварки и глюоны, которые плавились в состоянии сырой плазмы.

Появление протонов и нейтронов

Но Вселенная мгновенно начала расширяться, а значит произошло ее охлаждение. В конце концов, кварки образовали первые протоны и нейтроны. Когда эти частицы остыли, на каждый нейтрон приходилось примерно шесть протонов. Нейтроны начали объединятся с протонами и образовались первые ядра атомов. Но самыми первыми химическими элементами были гелий и водород – самые легкие во Вселенной. Считается, что космос в самом начале на 25% состоял из гелия и на 75% — из водорода.

Через несколько сотен миллионов лет появилось первое поколение звезд, которые в своих ядрах превращали водород в гелий в результате термоядерной реакции. В принципе звезды делают это и сейчас. Ближе

К концу своей жизни, такие звезды как Солнце, переходят на превращение гелия в углерод и кислород, прежде чем умрут и оставят после себя планетарные туманности. Поэтому во Вселенной так много углерода и кислорода, ведь после водорода и гелия эти химические элементы чаще всего создают звезды.

Звезды, масса которых как минимум в 8 раз больше массы Солнца, создают в своих ядрах более тяжелые элементы. В самом конце своей жизни они производят азот, неон, кремний, серу, магний, никель, хром и железо.

На этом заканчивается процесс формирования химических элементов внутри звезд. Остальные элементы образуются, когда звезды умирают, при это способы их смерти разные.

Смерть звезд — это начало

Когда маленькие звезды, такие как Солнце, умирают, то происходит выброс их вещества в окружающий космос. Более крупные звезды взрываются в виде сверхновых. В результате этих смертей звезд остаются остатки в виде сжатого ядра. Маленькие звезды оставляют после себя белых карликов, которые почти полностью состоят из углерода и кислорода. Звезды большего размера оставляют после себя невероятно плотные нейтронные звезды. Если белый карлик имеет звезду-компаньона, то он забирает ее вещество, набирает массу и взрывается особым типом сверхновой. Нейтронные звезды могут сталкиваться и происходит еще более мощный взрыв под названием килоновая.

Все вышеперечисленные взрывы привели к появлению остальных химических элементов. И эти взрывы происходят постоянно, а значит космос наполняется этими элементами всегда. Во время каждого взрыва новые элементы разлетаются по космосу и превращаются в межзвездную смесь. В этой смеси элементы присоединяются к новым газовым облакам. Из этих облаков появляются новые звезды, вокруг которых формируются новые планеты и процесс производства химических элементов не прекращается уже примерно 13 млрд лет.