เป็นเรื่องมหัศจรรย์: กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ มูลค่า 1 หมื่นล้านดอลลาร์เปิดตัว ใช้งาน และเปิดใช้งานได้สำเร็จ ขณะนี้ได้ส่งภาพเหลือเชื่อที่คุณอาจเคยเห็นมาแล้ว:
ภาพไม่ได้สวยอย่างเดียว พวกเขากำลังเปิดเผยความลับของจักรวาล พวกเขากำลังสร้างแผนภูมิ พื้นที่ที่ไม่จด ที่แผนที่
ทำไมเรื่องนี้? เพราะมนุษย์ถูกเรียกโดยดวงดาว ให้มาเยี่ยมเยียนและทำให้พวกมันมีชีวิต เพราะเราต้องการ พื้นที่ ถ้าเราจะมีชีวิตอยู่ตลอดไป เนื่องจากอวกาศได้กลายเป็นส่วนที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ของประสบการณ์ของมนุษย์ การป้องกันประเทศ การเมือง และเศรษฐกิจ เราไม่สามารถเข้าใจอนาคตของมนุษยชาติได้หากเราไม่เข้าใจอวกาศ
และความลับหลักของอวกาศถูกห่อหุ้มไว้ในกราฟนี้:
อย่ากลัวกราฟนี้ เราจะดูมันไปด้วยกัน
มันอธิบายว่าทำไมดวงอาทิตย์ถึงอบอุ่นและเป็นสีเหลืองอย่างที่เป็นอยู่ ทำไมมันไม่เผาเรา ทำไมเรายืนบนโขดหินไม่ใช่แก๊ส ทำไมเราเห็นสิ่งที่เราเห็นและไม่ใช่เช่นสัญญาณวิทยุหรือ wifi วิธีที่เราได้รับพลังงานเกือบอนันต์ สิ่งที่กล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์ควรแสดงให้เราเห็น และอีกมากมาย คุณอ่านกราฟนี้อย่างไร?
บนแกนนอน คุณมีองค์ประกอบต่างๆ ในจักรวาล (ไฮโดรเจน ออกซิเจน คาร์บอน…) เรียงตามขนาด 1 จากที่เล็กที่สุด (ไฮโดรเจนทางด้านซ้าย) ไปจนถึงส่วนที่หนักที่สุด (ยูเรเนียมทางด้านขวา)
คุณจะเห็นว่า “จำนวนนิวคลีออนในนิวเคลียส” นิวคลีออนเป็นลูกบอลของสสารที่อยู่ตรงกลางอะตอม มีสองประเภทคือ โปรตอน (ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก) และนิวตรอน (ไม่มีประจุ) ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจน H1 ทางด้านซ้าย มีโปรตอนเพียงตัวเดียวเท่านั้น ทางด้านซ้าย ยูเรเนียมมี 92 โปรตอนและประมาณ 143 โปรตอน 2 (ซึ่งรวมกันเป็น .
บนแกนตั้ง คุณมีความคงตัวของอะตอมเหล่านี้ คุณสามารถเห็นไฮโดรเจน (H1) ได้ตลอดทางที่ด้านล่างซ้าย ซึ่งหมายความว่ามันไม่เสถียรมาก เส้นโค้งขึ้นอย่างรวดเร็วแล้วช้าลงจนกระทั่งถึงยอดด้วยเหล็ก (Fe) ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เสถียรที่สุด จากนั้นธาตุต่างๆ ก็จะมีความเสถียร น้อยลง อีกครั้ง ไปจนถึงยูเรเนียม
ความเสถียรเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับพลังงาน สิ่งที่มีพลังงานมากจะไม่เสถียรมากและพยายามสูญเสียพลังงานเพื่อให้มีเสถียรภาพมากขึ้น 3 . ดังนั้นนิวคลีออนในยูเรเนียมจึงมีพลังงานมากกว่าธาตุเหล็ก และนิวคลีออนในไฮโดรเจนก็มีพลังงานมากกว่านิวคลีออนชนิดอื่นๆ
เพื่อให้เข้าใจถึงความเสถียรอย่างเป็นธรรมชาติ ลองจินตนาการถึงลูกบอลแม่เหล็กจำนวนหนึ่ง เมื่อแม่เหล็กถูกแยกออกจากกันและอยู่ห่างจากกันจะไม่มีอะไรเกิดขึ้น แต่เมื่ออยู่ใกล้กันก็มัดรวมกัน
คุณสามารถพูดได้ว่าเมื่อแม่เหล็กเหล่านี้อยู่ตัวเดียว แม่เหล็กเหล่านี้จะไม่เสถียร เมื่อใดก็ตาม แม่เหล็กเหล่านี้อาจสะดุดกับแม่เหล็กอื่นและรวมเข้าด้วยกันทันที เมื่อเป็นเช่นนั้น การรวมกันจะมีเสถียรภาพมากขึ้น แต่มีพลังงานน้อยลง ตอนนี้ คุณจะต้องใช้พลังงานบางส่วนเพื่อบังคับให้พวกเขาแยก 4
ตกลง ดังนั้นองค์ประกอบที่แตกต่างกันจึงมีระดับพลังงานและความเสถียรต่างกัน แต่องค์ประกอบแต่ละอย่างมีมากน้อยแค่ไหน?
กราฟนี้ใช้สำหรับทางช้างเผือก (ดาราจักรของเรา) แม้ว่าดาราจักรอื่นอาจมีองค์ประกอบต่างกันเล็กน้อย แต่เอกภพที่รู้จักนั้นมีความคล้ายคลึงกันในวงกว้าง ภายในดาราจักร ระบบสุริยะบางระบบไม่มีอัตราส่วนเท่ากัน ระบบสุริยะที่อยู่ใกล้กับศูนย์กลางดาราจักรจะมีธาตุหนักมากกว่าระบบสุริยะชั้นนอก แต่คุณคงเข้าใจแล้วว่า ธาตุส่วนใหญ่ในจักรวาลเป็นเพียงไฮโดรเจนหรือฮีเลียม
ในความเป็นจริง 98% ของมันคือไฮโดรเจนหรือฮีเลียม! ลองคิดดู: ทุกสิ่งที่เรามีบนโลก ไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศ คาร์บอนที่เราสร้างขึ้น ซิลิกอนของทราย เหล็กและนิกเกิลของแกนโลก… ทั้งหมดนี้เป็น 2% ของมวลใน กาแล็กซี่!
เป็นไปได้อย่างไร? ทำไมเกือบทุกอย่างเป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม? เพราะบิ๊กแบง
มันเป็นพลังงานบริสุทธิ์ พลังงานรวมตัวเป็นอนุภาคขนาดเล็ก และเมื่ออนุภาคเหล่านั้นชนกัน พวกมันจะก่อตัวเป็นนิวคลีออนที่เล็กที่สุด: โปรตอนและนิวตรอน ไฮโดรเจนเป็นเพียงโปรตอน นั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้มีไฮโดรเจนมากมายในจักรวาล เป็นองค์ประกอบที่เรียบง่ายที่สุด เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สุด และใกล้เคียงกับพลังงานบริสุทธิ์มากที่สุด
นี่คือแกนกลางของอะตอมไฮโดรเจน
บางครั้ง ระหว่างและหลังบิกแบง อะตอมของไฮโดรเจนเหล่านี้บางส่วนรวมกับไฮโดรเจนและนิวตรอนอื่นๆ จะกลายเป็นฮีเลียม (ซึ่งก็คือโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองนิวตรอน)
อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะคุณอาจรู้ว่าโปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก พวกมันจึงผลักกัน ต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมากในการเอาชนะแรงนั้น แต่เมื่อเอาชนะแล้ว โปรตอนเหล่านี้จะเกาะติดกันอย่างแน่นหนา 5 . พวกเขา หลอมรวม
หากคุณย้อนกลับไปที่อุปมาของลูกบอลแม่เหล็กขนาดเล็ก ลองนึกภาพว่าพวกมันกระจัดกระจายอยู่บนโต๊ะ พวกเขาจะมั่นคงด้วยวิธีนี้ ลองนึกภาพว่า ด้วยเหตุผลประหลาดๆ บางอย่าง เมื่อคุณนำแม่เหล็กสองอันมาใกล้กัน ในตอนแรกพวกมันจะผลักกัน แต่ถ้าคุณบังคับให้พวกมันเข้าใกล้มากพอ ทันใดนั้นคุณสามารถเอาชนะแรงผลักเริ่มต้นนั้นได้ และแรงดึงดูดที่แข็งแกร่งกว่าก็มีชัย 6 .
ถ้าเรากลับไปที่คำอุปมาเกี่ยวกับบล็อกบนโต๊ะกับบล็อกบนพื้น นี่ไฮโดรเจนคือบล็อกบนโต๊ะ แต่ก่อนที่มันจะตกลงสู่พื้นและมั่นคงกว่านี้ คุณต้องใช้พลังงานบางอย่างกับมัน คุณต้องหยิบมันขึ้นมาและปล่อยมัน สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นที่นี่: คุณต้องใช้พลังงานก่อนที่จะปล่อย
หากคุณกลับไปที่กราฟด้านบน คุณจะเห็นว่าฮีเลียมมีความเสถียรมากกว่าไฮโดรเจนมาก ดังนั้นเมื่อไฮโดรเจนและนิวตรอนรวมกันเป็นฮีเลียม พวกมันจะปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมากในกระบวนการทำให้เสถียรขึ้น
แต่อย่างที่คุณเห็น โปรตอนจำเป็นต้องเสถียร น้อยลง ก่อนที่จะสามารถหลอมรวมกับโปรตอนและนิวตรอนอื่นๆ ได้ นั่นคือพลังงานที่จำเป็นในการเอาชนะการขับไล่โปรตอนที่มีประจุบวก
กระบวนการของโปรตอนและนิวตรอนที่ หลอมรวม เข้าด้วยกันนี้เรียกว่า ฟิวชั่น และคุณจะพบได้ในสองที่: ในดวงดาว และในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน
สตาร์ ฟิวชั่น
นี่คือกระบวนการหลักที่เกิดขึ้นในดวงดาว: อะตอมของไฮโดรเจนหลอมรวมกลายเป็นฮีเลียม ปล่อยพลังงานจำนวนมากออกมาในกระบวนการนี้ แต่ทำไมมันไม่เกิดขึ้นในปริมาณที่มากขึ้นใกล้กับบิ๊กแบง? และดาวจะรวบรวมพลังงานที่จำเป็นต่อการเอาชนะแรงผลักระหว่างโปรตอนได้อย่างไร
ในไม่กี่นาทีหลังจากบิกแบง พลังงานมีความเข้มข้นมาก โปรตอนจำนวนมากจึงเกิดขึ้น และบางส่วนก็รวมเข้ากับนิวตรอนเพื่อสร้างฮีเลียม
แต่ความหนาแน่นของพลังงานนั้นสูงมากจนอนุภาคเหล่านี้กระจายไปทุกทิศทาง ภายในไม่กี่นาที ไม่มีแรงพอที่จะดันพวกมันให้เป็นฮีเลียม ฟิวชั่นส่วนใหญ่หยุดลง
แต่ด้วยแรงโน้มถ่วง โปรตอนและนิวตรอน (=”นิวคลีออน”) เหล่านี้บางส่วนก็เริ่มเข้าใกล้กันอีกครั้ง ยิ่งพวกมันรวมตัวกันมากเท่าไหร่ แรงโน้มถ่วงก็ยิ่งก่อตัวมากขึ้นเท่านั้น และพวกมันก็ยิ่งดึงดูดนิวคลีออนอื่นๆ มากขึ้นเท่านั้น เมื่อรวมกันเป็นก้อน ความกดดันระหว่างพวกเขาก็เริ่มเพิ่มขึ้น เมื่อถึงจุดหนึ่ง มีนิวคลีออนจำนวนมากที่กดทับกันจนบางส่วนเริ่มหลอมรวม พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อหลอมรวมก็เพียงพอที่จะผลักนิวคลีออนที่อยู่ใกล้เคียงให้หลอมรวมด้วย ปฏิกิริยาลูกโซ่จุดประกายให้ทั้งก้อนอะตอม
เกิดเป็นดารา.
ดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบที่เพียงพอหลอมรวมกันเป็นหนึ่งเดียวและเกิดประกายไฟขึ้น
ดาวฤกษ์มีความสำคัญเพียงพอที่จะกดดันโปรตอนให้เอาชนะแรงขับดันและกลายเป็นฮีเลียม 7 โดยปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งออกมาในกระบวนการนี้ ซึ่งจะจุดประกายให้เกิดการหลอมรวมของอะตอมไฮโดรเจนอื่นๆ
นี่คือลักษณะของปฏิกิริยาในเส้นโค้งที่สำคัญที่สุดในจักรวาล:
นี่คือแหล่งพลังงานส่วนใหญ่จากดวงดาว
ขอหยุดที่นี่สักครู่ ดูความมั่นคงที่ก้าวกระโดดมหาศาลนั่นสิ! เพื่อให้คุณเข้าใจถึงลำดับความสำคัญ ให้เปรียบเทียบกับกระบวนการ แยก ส่วน
พลังงานฟิชชันสลับฉาก
สิ่งที่เราเรียกกันทั่วไปว่า “พลังงานนิวเคลียร์” คือฟิชชัน มันแยกยูเรเนียมออกเป็นองค์ประกอบที่เล็กกว่า
เมื่อมันแยกตัวออกเป็นองค์ประกอบที่เล็กกว่า ธาตุเหล่านั้นจะมีความเสถียรมากกว่ายูเรเนียม ดังนั้นการแยกตัวจะปล่อยพลังงานออกมา นั่นคือสิ่งที่พลังงานนิวเคลียร์ฟิชชันถูกสร้างขึ้น
คุณคงรู้ว่ามันทรงพลังขนาดไหน ตั้งแต่ระเบิดนิวเคลียร์ไปจนถึงสารที่ติดไฟได้เล็กน้อยซึ่งจำเป็นต่อการผลิตพลังงานให้กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่
ทีนี้ลองเปรียบเทียบกับพลังงาน ฟิวชัน หลอมรวมอะตอมของไฮโดรเจน:
นี่คือสาเหตุบางประการที่ทุกคนต้องการให้ 8 ค้นพบการหลอมรวม: มันสร้างพลังงานมากกว่าการแยกอะตอมของยูเรเนียม และคุณสามารถใช้ไฮโดรเจนแทนยูเรเนียมได้ ซึ่งเป็นเรื่องธรรมดามาก มันอยู่ทุกที่
สิ้นสุดการสลับฉากฟิชชัน
โอเค กลับไปที่ดวงดาวของเรากันเถอะ เราเพิ่งเห็นว่าดาวเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม ขึ้นไปบนเส้นโค้งความเสถียร และปล่อยพลังงานออกมามากมายในกระบวนการนี้
ถ้าคุณเดินตามเส้นโค้งขึ้นไปทางขวา คุณจะเห็นว่าธาตุที่ใหญ่กว่าฮีเลียมจะเสถียรกว่า ดังนั้น ด้วยสภาวะที่เหมาะสม คุณควรรวมฮีเลียมเป็นคาร์บอน หรือไนโตรเจน หรือออกซิเจน หรือองค์ประกอบอื่นๆ… ไปจนถึงเหล็กที่เสถียรที่สุด
นอกจากนี้ คุณควรสมมติว่ายิ่งคุณไปจากฮีเลียมมากเท่าไหร่ ธาตุประเภทนั้นที่คุณควรมีก็จะมีน้อยลง เพราะการหลอมรวมเหล่านี้ยากขึ้นเรื่อยๆ … ยกเว้นธาตุเหล็ก ซึ่งคุณควรมีปริมาณพอสมควรเนื่องจากเป็นธาตุที่มากที่สุด องค์ประกอบที่มั่นคง และนอกเหนือจากธาตุเหล็กแล้ว ธาตุต่างๆ ควรตกลงมาจากหน้าผาในแง่ของความอุดมสมบูรณ์
แท้จริงนี่คือสิ่งที่ท่านเห็น จำกราฟด้านบนที่แสดงให้เห็นว่ามีไฮโดรเจนและฮีเลียมอยู่ในจักรวาลมากแค่ไหน? กราฟต่อไปนี้จะเหมือนกัน แต่แสดงองค์ประกอบทั้งหมด เนื่องจากมีจำนวนน้อยมาก จึงใช้แกนลอการิทึม y แทนแกนเชิงเส้น: องค์ประกอบที่ระดับ 7 นั้นพบได้บ่อยกว่าองค์ประกอบที่ระดับ 6 ถึง 10 เท่า
จำได้ไหมว่าเรากล่าวว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมรวมกันเป็น 98% ของสสารทั้งหมดในจักรวาล? คุณสามารถดูได้ที่นี่: ไฮโดรเจน (H) อยู่ที่ ~10 ในขณะที่คาร์บอน (C) อยู่ที่ 7 ซึ่งหมายความว่ามีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่าไฮโดรเจนสามเท่า (น้อยกว่า 1,000 เท่า)
เราเห็นอะไรจากกราฟนี้ อย่างที่คาดไว้:
ยิ่งคุณอยู่ห่างจากไฮโดรเจนและฮีเลียมมากเท่าใด ธาตุอื่นๆ ก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น
มีธาตุเหล็ก (Fe) มากกว่าถ้ากราฟยังคงลดลงอย่างต่อเนื่อง มีธาตุเหล็ก (Fe) มากกว่าโครเมียม (Cr) ประมาณ 100 เท่า ซึ่งมาก่อนธาตุเหล็ก ดังนั้นจึงควรมีธาตุเหล็กมากกว่าธาตุเหล็ก
ธาตุหลังเหล็กหลุดร่วงเร็วกว่ามาก
แต่มีบางสิ่งแปลก ๆ เกิดขึ้นที่นี่:
ทำไมลิเธียม เบริลเลียม และโบรอนจึงมีอะตอมน้อย ในฐานะที่เป็นอะตอมขนาดเล็ก ไม่ควรมีมากกว่านี้หรือ?
ดูเหมือนว่าเส้นโค้งจะเป็นไปตามรูปแบบซิกแซกแทนที่จะเป็นเส้นตรง มีกระดานหกซึ่งองค์ประกอบต่างๆ สลับไปมาระหว่างกันบ่อยขึ้นและน้อยลง ทำไม
ธาตุหลังเหล็กตกลงอย่างรวดเร็ว แต่ไม่เหลือศูนย์ เหตุใดจึงมีธาตุขนาดใหญ่จำนวนพอสมควรซึ่งมีความเสถียรน้อยกว่าธาตุเหล็ก
มาสำรวจกัน!
เนื่องจากไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เสถียรน้อยที่สุด จึงจะเป็นคนแรกที่พยายามหลอมรวมเป็นสิ่งที่เสถียรกว่า ต้องการเพียงสภาวะที่เหมาะสมเท่านั้น: อะตอมไฮโดรเจนจำนวนมากอยู่ใกล้กันมาก นิวตรอนบางตัวช่วยให้เกาะติดกัน 9 และเป็นแหล่งพลังงานที่จะเอาชนะแรงผลัก
นี่คือสิ่งที่ดาวทำ: แรงโน้มถ่วงนำอะตอมของไฮโดรเจนจำนวนมากมารวมกันและบีบอัดพวกมันเป็นจำนวนมาก บางตัวหลอมรวมปล่อยพลังงานออกมามาก พลังงานนั้นถูกจับโดยอะตอมไฮโดรเจนอื่นที่หลอมรวมและปล่อยพลังงานออกมาด้วย นี่คือสาเหตุที่ดาวส่วนใหญ่เผาผลาญไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม
แต่นี่เป็นอย่างอื่นที่เกิดขึ้นภายในดวงดาว ในขณะที่แรงโน้มถ่วงดึงอะตอมเหล่านี้เข้าด้วยกัน พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาก็ทำให้พวกมันแตกเป็นเสี่ยง ลองนึกภาพอะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียมเหล่านี้ชนกันตลอดเวลา: พวกมันผลักกันออกจากกัน! และพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการหลอมรวมก็ผลักองค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้ออกจากกัน
ขนาดของดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์เป็นผลโดยตรงจากความสมดุลระหว่างแรงทั้งสองนี้: แรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงและการผลักพลังงาน
เมื่อดาวฤกษ์เผาไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดและประกอบด้วยฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ ก็จะเข้าสู่อีกระยะหนึ่ง
ด้านหนึ่งฮีเลียมหนักกว่า แรงโน้มถ่วงจึงแรงกว่า ในทางกลับกัน การรวมฮีเลียมเข้ากับองค์ประกอบอื่นๆ ทำให้เกิดพลังงานน้อยลง: เราอยู่ในกราฟความเสถียรที่สูงขึ้น
ฮีเลียมหลอมรวมจะสร้างคาร์บอน (อะตอมฮีเลียมสามอะตอมต่อคาร์บอนหนึ่งคาร์บอน) แต่ปฏิกิริยาฟิวชันนั้นสร้างพลังงานน้อยกว่าพลังงานจากไฮโดรเจนไปเป็นฮีเลียมมาก
เนื่องจากฮีเลียมมากขึ้นหมายถึงแรงโน้มถ่วงที่มากขึ้น และการหลอมฮีเลียมเข้ากับองค์ประกอบอื่นๆ มากขึ้น หมายถึงพลังงานที่ผลักอะตอมออกไปน้อยลง ดาวฤกษ์จึงบีบอัด มันเล็กลง การบีบอัดที่เพิ่มเข้ามานี้จะเพิ่มพลังงาน ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่าดาวจะยังติดไฟอยู่ แต่ตอนนี้รวมฮีเลียมแทนไฮโดรเจน
กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปหลังจากที่ฮีเลียมทั้งหมดถูกเผา ขึ้นไปทางขวาในกราฟความคงตัว
ธาตุแสงหายาก
แต่มีลิเธียม (โปรตอน 3 ตัว) เบริลเลียม (4 โปรตอน) และโบรอน (โปรตอน 5 ตัว) น้อยมากอย่างที่เราเห็น นั่นเป็นเพราะพวกเขาไม่สามารถเกิดขึ้นได้จากการหลอมฮีเลียม ทำไม
ฮีเลียมที่พบมากที่สุดคือฮีเลียม 4: โปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว ฮีเลียมนี้ มีความเสถียร มากกว่าลิเธียม เบริลเลียม หรือโบรอน
เมื่อคุณมีฮีเลียม การไปลิเธียม เบริลเลียม หรือโบรอนจะทำให้ความเสถียรลดลง สิ่งนั้นจะไม่เกิดขึ้น 10 . สิ่งที่เกิดขึ้นคือฮีเลียมสามตัวหลอมรวมเป็นคาร์บอน ซึ่งมีความเสถียรมากกว่าฮีเลียม และในกระบวนการนั้นก็จะปล่อยพลังงานออกมา
ซิกแซก
เพิ่มฮีเลียมอีกตัวให้กับคาร์บอน (หกโปรตอน) และคุณจะได้รับออกซิเจน (แปดโปรตอน) อีกอย่างแล้วคุณจะได้นีออน (10 โปรตอน) และอื่น ๆ และอื่น ๆ. และนี่คือสาเหตุหนึ่งที่คุณเห็นรูปร่างซิกแซกในความถี่ขององค์ประกอบ
โดยปกติ ดวงดาวจะไม่ผสมองค์ประกอบทั้งหมดตลอดเวลา เมื่อพวกมันมีไฮโดรเจนเพียงพอ นั่นคือสิ่งที่พวกมันเผาไหม้มากที่สุด แต่เมื่อพวกเขาทำไฮโดรเจนทั้งหมดเสร็จแล้ว บางคนก็เริ่มหลอมฮีเลียมของพวกมันเป็นคาร์บอน และอื่นๆ เป็นต้น ดังนั้นอะตอมของไฮโดรเจนจึงหลอมรวมกับอะตอมไฮโดรเจนอื่น ๆ กลายเป็นฮีเลียม เมื่อฮีเลียมเป็นสิ่งเดียวที่เหลือ จะเริ่มหลอมรวม
เนื่องจากฮีเลียมมีโปรตอนสองตัว คุณจะได้ธาตุที่มีโปรตอนเป็นจำนวนคู่มากกว่าจำนวนที่เป็นเลขคี่ ตัวอย่างเช่น คาร์บอนมีโปรตอน 6 ตัว เป็นการหลอมรวมของฮีเลียมสามตัว ออกซิเจนมี 8 โปรตอน: คาร์บอนบวกหนึ่งฮีเลียม
ในขณะเดียวกัน ไนโตรเจน (N) มีโปรตอน 7 ตัว ฟลูออร์ (F) มี 9 โซเดียม (Na) มี 11 ตัว เป็นเลขคี่ และมีความถี่น้อยกว่าคู่ของพวกมัน สาเหตุหนึ่งเป็นเพราะพวกเขาต้องการเพิ่มโปรตอนอีกหนึ่งตัว
แต่มีโปรตอนอยู่เสมอ แม้แต่ในดวงดาวที่หมดแรงเกือบทั้งหมด ดังนั้นสิ่งนี้เพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถอธิบายรูปร่างขรุขระของเส้นโค้งนี้ได้อย่างน่าพอใจ ไปจนสุดทาง สิ่งที่ช่วยให้? เหตุผลคือโครงสร้างอะตอม ปรากฎว่าอะตอมมีความเสถียรมากกว่าเมื่อมีโปรตอนคู่และนิวตรอนคู่หนึ่ง 11 ด้วยเหตุนี้ ตลอดเส้นโค้งทั้งหมด องค์ประกอบที่มีคู่ของโปรตอนจึงพบได้บ่อยกว่าองค์ประกอบที่มีขนาดใกล้เคียงกันประมาณ 10 เท่า แต่มีจำนวนโปรตอนเป็นเลขคี่
อะตอมใหญ่กว่าเหล็ก?
หลังจากเผาไฮโดรเจนทั้งหมดแล้ว ยิ่งดาวมีมวลมากเท่าใด อุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้น และอะตอมประเภทอื่นๆ จะถูกหลอมรวมในแกนกลางมากขึ้นเท่านั้น ไปจนถึงการรีดสำหรับดาวมวลมาก
นอกเหนือจากธาตุเหล็กแล้ว ปฏิกิริยานิวเคลียร์ไม่ได้สร้างพลังงาน แต่พวกมันกินมัน นั่นทำให้พวกเขามาก น้อยครั้งมาก แต่ก็ยังเป็นไปได้เพราะมีมวลมากในที่เล็กๆ ที่อะตอมยังหากันเจอ ตัวอย่างเช่น เหล็กยังสามารถหาฮีเลียมและหลอมรวมเป็นนิกเกิลได้ ที่จะใช้พลังงาน แต่ก็มีอยู่มากมาย ดังนั้นอะตอมที่ใหญ่กว่าเหล็กจึงสามารถก่อตัวได้ด้วยวิธีนี้ 12 .
แผนภูมินี้สรุปที่มาของอะตอมทุกประเภท
การก่อตัวของอะตอมใหม่คือสิ่งที่ เรียก ว่า แผนภูมินี้แสดงที่มาของการสังเคราะห์นิวเคลียสของแต่ละองค์ประกอบ
อย่างที่คุณเห็น ไฮโดรเจนและฮีเลียมส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นในช่วงบิกแบง (และลิเธียมเล็กน้อย) หลังจากนั้นก็เกิดฮีเลียมขึ้นในดวงดาว หลังจากนั้น คุณต้องกระโดดไปที่คาร์บอนเพื่อเริ่มสร้างอะตอมใหม่ในดวงดาว เพราะไม่สามารถสร้างเบริลเลียมและโบรอนได้ที่นั่น
แต่อย่างที่คุณเห็น มีแหล่งที่มาอื่นๆ สำหรับองค์ประกอบบางอย่าง ปรากฎว่าเมื่อดาวระเบิด พลังงานจำนวนมหาศาลและการหลอมรวมจำนวนมากเกิดขึ้นพร้อมกัน องค์ประกอบที่ก่อตัวขึ้นใหม่เหล่านี้ พร้อมด้วยองค์ประกอบอื่นๆ ของดาวฤกษ์ ถูกยิงไปทั่วจักรวาลด้วยการระเบิดเช่นนี้
แล้วจะเกิดอะไรขึ้น?
อ่านเพิ่มเติม