Element oluşumu yolculuğu
Dünyanın yüzeyi, evrenin kıyısıdır. İçgüdülerimiz bize bu okyanusta doğduğumuzu söyler. Eve dönmek için can atıyoruz. Biz de yapacağız. Çünkü evren de aramızda. Hepimiz yıldız tozuyuz.
--Carl sagan
Güneşin görünür ışık spektrumu, yalnızca sıcaklığını ve iyonlaşmasını değil, aynı zamanda elementlerin bolluğunu da anlayabiliriz. (Resim kaynağı: Nigel Sharp / NOAO)
Periyodik tabloda 100'den fazla element var ve bunların 91'i doğal olarak yeryüzünde bulunuyor.
Aşağıdaki resimde her elementin farklı bir kökene sahip olduğunu görüyoruz, örneğin hidrojen ve helyum Büyük Patlama'dan kaynaklanıyor.
Her bir öğenin ana kaynağı. Turuncu (hidrojen ve helyum gibi), Büyük Patlama'daki elementlerin kökenini temsil eder, yeşildeki üç element kozmik ışınlardan kaynaklanır ve pembe elementler çoğunlukla küçük veya büyük yıldızlardan gelir ("küçük yıldızlar", oluşacak kadar büyük olmayan kütleleri ifade eder. Üstdev yıldızlar ve süpernova yıldızları haline gelirler), sarı elementler büyük yıldızlardan kaynaklanır, kırmızı elementler büyük yıldızlardan veya süpernovalardan gelir, açık mavi elementler esas olarak süpernova patlamalarında oluşur ve beyaz elementler yapay elementlerdir. (Resim kaynağı: Mark R. Leach / FigShare)
Ancak Büyük Patlama anında tüm bu unsurlar yoktu. Erken evren madde ve radyasyonla doluydu ve aşırı derecede sıcak ve yoğun bir haldeydi Sonuç olarak, mevcut kuarklar ve gluonlar proton ve nötron oluşturamadı, ancak kuark-gluon plazma durumundaydı.
Quark gluon plazması (resim kaynağı: RHIC, Brookhaven)
Büyük Patlama'dan bir saniye sonra, evrenin sıcaklığı yavaşça soğudu ve kuarklar ve gluonlar kararlı protonlar ve nötronlar oluşturmaya başladı.
Madde ve antimadde, evrenin başlangıcında yok olur ve yok olur ve kalan kuarklar ve gluonlar soğuduktan sonra sıcaklık protonları ve nötronlar oluşturabilir. (Resim kaynağı: Ethan Siegel)
Üç dakika sonra, bu çekirdekler helyum ve az miktarda lityuma kaynaşır, ancak başka element üretilmez. İlk nükleer senteze (BBN) göre, bilim adamları helyum-4, döteryum, helyum-3 ve lityum-7'nin bolluğunu tahmin edebildiler. Aşağıdaki şekildeki kırmızı daire, mikrodalga arka plan radyasyonunun WMAP uydu gözleminin sonucudur. Gözlemler teori ile mükemmel bir uyum içindedir.Bu, Big Bang modeli için büyük bir zaferdir.
Dikey eksen, hidrojene göre helyum-4, döteryum, helyum-3 ve lityum-7'nin tahmini bolluğu ve yatay eksen, protonlara göre malzeme yoğunluğudur. (Resim kaynağı: NASA)
On milyonlarca yıl sonra, nihayet evrende ilk yıldızlar oluştu ve daha fazla helyum üretti.
Artistik Hayal Gücü: Trilyonlarca yıldızın oluşumu, varlığı ve ölümünün ilk evreninde, lityum artık üçüncü en büyük unsur değildir. (Resim kaynağı: NASA / ESA / ESO)
Yeterince büyük bir yıldız dev bir yıldıza dönüşecek ve çekirdekteki helyum, aynı zamanda nitrojen, oksijen, neon ve magnezyum da üreten helyum 3 işlemi (3 helyum çekirdeğini karbon çekirdeğine dönüştürme işlemi) yoluyla karbona kaynaşacaktır.
Bazı iyi bilinen yıldızların kahraman diyagramları (renk-büyüklük diyagramları da denir). En parlak kırmızı süperdev yıldız Betelgeuse, sağ üstte gösterilir. (Resim kaynağı: ESO)
En büyük kütleli yıldızlar süperdev yıldızlar haline gelecek ve çekirdekte karbon, oksijen, silikon ve sülfür gibi daha ağır elementler oluşturmak için füzyon yapacaklar.
Süper kütleli yıldızlarda elementlerin kaynaşması, kısa sürede karbon, oksijen, silikon, kükürt ve demir oluşturabilen bir soğan tabakası gibidir. (Resim kaynağı: Nicolle Rager Fuller)
Dev yıldızlar ve süper devler, kurşun / bizmut elementine kadar daha ağır çekirdeklerin yaratılmasına izin veren daha fazla serbest nötron yaratır.
Yıldız çekirdeğin yüksek enerji fazında üretilen serbest nötronlar, elementlerin nötron emilimi ve radyoaktif bozunma yoluyla aynı anda periyodik tabloyu oluşturmasına izin verir. Gezegenimsi bulutsu aşamasına giren hem süpernovaların hem de dev yıldızların s süreci (veya yavaş nötron yakalama süreci olarak adlandırılır) yoluyla elde edildiği gösterilmiştir. (Resim kaynağı: Chuck Magee)
Süperdev yıldızların çoğu, hızlı nötronların (1-20 MeV enerjili nötronlar) emilerek uranyum ve üzeri elementleri oluşturduğu süpernova oluşturacaktır.
Süpernova kalıntıları (solda) ve gezegenimsi bulutsuların (sağda) ikisi de yıldızların yanmış ağır elementlerini yıldızlararası ortama ve yeni nesil yıldız ve gezegenlere geri kazanmasının yoludur. (Resim kaynağı: ESO)
Nötron yıldızlarının birleşmesi, evrenin yaratılışındaki en ağır elementlerin (altın, cıva ve platin dahil) ana kaynağıdır.
İki nötron yıldızı çarpıştığında, kütlelerinin yaklaşık% 3-5'i böyle bir çarpışmada dışarı atılır. (Resim kaynağı: Dana Berry)
Ek olarak, lityum, berilyum ve bor, özellikle ilginç üç elementtir. Ne daha hafif elementleri bir araya getirerek ne de karbon ve daha ağır elementlerden yapılamazlar. Oluşumlarının gizemi, kara delikler ve nötronlar gibi yüksek enerjili astrofiziksel kaynakların ürettiği kozmik ışınlardan gelir.Kozmik ışınlar, ağır atom çekirdekleriyle çarpıştığında kırılırlar - yani daha hafif elementler üretilir. Kozmik ışın parçalanması bu üç elementin ana kaynağıdır.
Kozmik ışınlar. (Resim kaynağı: ASPERA)
Son olarak, yukarıda bahsedilenlerden daha ağır ve dengesiz olan elementler yerdeki bir laboratuvarda yapılır.
Periyodik tabloyu güncelleyin: Albert Ghiorso, periyodik tablodaki uzay 103'e "Lw" (lavalsiyum) yazdı; diğer üç kişi, ortak keşifler Robert Latimer, Torbjorn Sikkeland ve Almon Larsh. Bu, tamamen nükleer yöntemlerle yapılan ilk unsurdur. (Resim kaynağı: Wikipedia)
Sonuç, bugün gördüğümüz zengin ve çeşitli evren.
Şu anda, elementlerin kökeni ile ilgili en son periyodik tablo Johnson tarafından çiziliyor ve farklı kozmik olayları temsil etmek için altı renk kullanıyor: büyük patlama, kozmik ışınlar, birleşik nötron yıldızları ve üç farklı yıldız türünün patlaması. Renklerin oranı, farklı olaylar tarafından üretilen elementlerin miktarını temsil eder.
Güneş sistemindeki elementlerin kökeninin periyodik tablosunda, altı renk farklı kozmik olayları temsil eder. Mavi: büyük patlama; turuncu: birleşik nötron yıldızı; sarı: düşük kütleli yıldızların ölümü; pembe: kozmik ışınlar; yeşil: patlayan büyük yıldızlar (süpernova); açık mavi: patlayan beyaz cüceler. (Resim kaynağı: Johnson)
Periyodik tablo, süpernova patlamalarıyla üretilen oksijen (O), fosfor (P) ve sülfür (S) ve düşük kütleli yıldızların ölümüyle üretilen karbon (C) ve nitrojen (N) gibi vücudumuzu oluşturan tüm temel unsurları içerir. ). Aynı zamanda, evrendeki en bol hidrojen (H), 10 milyar yıldan daha uzun bir süre önce Büyük Patlama sırasında üretildi.
Periyodik tabloda gri renkte gösterilen iki element vardır: teknetyum (Tc) ve prometyum (Pm) ve uranyumu (U) aşan tüm elementler, bu elementlerin stabil izotopları olmadığı için dahil edilmemiştir. Onları sadece çarpıştırıcı veya nükleer bomba yapımında görüyoruz.
Ancak elementlerin kökeninin bu periyodik tablosu güneş sistemiyle sınırlıdır. Johnson, bu periyodik tablonun erken evrende nasıl görüneceğini söyledi. Periyodik tablonun oluşturulması için kaynakları ve varsayımları hakkında da daha fazla bilgi verecektir.
