الفلك

هل يتكون الكبريت والفوسفور أيضًا في التركيب النووي للنجوم الكبيرة؟

هل يتكون الكبريت والفوسفور أيضًا في التركيب النووي للنجوم الكبيرة؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هناك بقدر ما أعرف تفاعلين اندماج تقوم بهما النجوم بتحويل الهيدروجين إلى هيليوم: دورة CNO (للكربون - النيتروجين - الأكسجين) والتفاعل المتسلسل للبروتون والبروتون. العناصر التي تم إنشاؤها في دورة CNO هي C و N و O و Fluor. لكن في هذا الفيديو الحد الأدنى: 13:00 https://www.youtube.com/watch؟v=pxrPaNDvaQE الأستاذ. يتحدث عن الفوسفور والكبريت. هل هذا صحيح وهل تم إنشاء هذه العناصر أيضًا في دورة CNO أم أنه يتحدث عن شيء آخر؟


نعم ، يتم إنشاؤها من خلال التركيب النووي النجمي.

يتم إنشاء الكبريت من السيليكون عبر عملية ألفا ، مع التفاعل $$ _ {14} ^ {28} text {Si} + text {} _2 ^ 4 text {He} to _ {16} ^ {32 } text {S} + gamma $$ يمكن أن يؤدي حرق الأكسجين أيضًا إلى إنشاء $ _ {16} ^ {31} text {S} $ ، بالإضافة إلى عناصر أخرى مثل $ _ {15} ^ {31} text { P} $. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تكوين كل من الأكسجين والفوسفور من خلال التركيب النووي للمستعر الأعظم (انظر Koo et al. (2013)).

لن تنتج دورة CNO الكبريت أو الفوسفور. ببساطة لم يتم إعداد السلسلة لإنشاء أي منهما مباشرة.


ليس صحيحًا أن نقول إن دورة CNO تنتج هذه العناصر. إنها أشبه بالسلسلة التحفيزية التي تساعد في تحويل الهيدروجين إلى هيليوم. وبالتالي ، فإن نوى CNO الموجودة مسبقًا مطلوبة وكل التفاعلات تقوم بتغيير توازن هذه العناصر لأن خطوات التفاعل في السلسلة لها نطاقات زمنية مختلفة.

يتم إنتاج الكبريت بشكل أساسي عن طريق التقاط ألفا (الاندماج). الكربون والأكسجين عبر النيون والمغنيسيوم والسيليكون. يتطلب هذا درجات الحرارة المرتفعة الموجودة بالقرب من قلب النجوم الضخمة (أكثر من 8 كتل شمسية) وتحدث في وقت متأخر إلى حد ما من حياتها ، قبل وقت ليس ببعيد من النوع الثاني المستعر الأعظم الذي يلقي الكثير من المواد المعالجة في الفضاء.

الفوسفور ليس جزءًا من "سلسلة ألفا" هذه (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Alpha_process) لأن رقم كتلته لا يقبل القسمة على 4 وله عدد ذري ​​فردي. ومع ذلك ، فإنه هو من المتوقع أيضًا أن يتم إنتاجه في نجوم ضخمة عن طريق التقاط النيوترونات على نظائر السيليكون (انظر https://arxiv.org/abs/1112.3824). يحدث هذا في قذائف النيون والأكسجين المحترقة ، في وقت متأخر من حياة النجوم الضخمة.


ستار الاشياء؟ جرب & # 8220 Big Bang Stuff! & # 8221

إحدى الملاحظات (بجدارة) التي يتم الاستشهاد بها بشكل متكرر من قبل بطلي كارل ساجان هي أننا جميعًا نجوم. العناصر الكيميائية في أجسادنا & # 8211 وكل ما نراه حولنا على كوكب الأرض & # 8211 تم تشكيلها في انفجار النجوم منذ مليارات السنين. هذا إدراك عميق. ومع ذلك ، يبدو لي أن الأمر لا يكفي.

بدأت أفكر في أصول العناصر في أجسادنا ، وقمت بعمل اتصال لم أره مفصلاً من قبل. لشرح نفسي ، يجب أن أشرح أصل الكون أولاً.

يقسم علماء الفلك العناصر الـ 98 التي تحدث في الطبيعة إلى مجموعتين: الهيدروجين والهيليوم ، و & # 8220 المعادن: & # 8221 جميع العناصر الأخرى. كان الهيدروجين والهيليوم نتاج تطور المادة بعد الانفجار العظيم. تم إنتاج & # 8220metals & # 8221 لاحقًا في عملية يطلق عليها اسم nucleosynthesis: اندماج نووي يحدث داخل النجوم (تم إجراء العملية منذ أكثر من نصف قرن ، الورقة المميزة هي EM Burbidge ، GR Burbidge ، WA Fowler ، F. Hoyle. 1957 توليف العناصر في النجوم ، Rev. Mod. Phys. 29: 547). تعتبر نسب هذه الأشياء في غاية الأهمية. تعتبر نسبة الهيدروجين إلى الهيليوم في الكون المرئي أحد الاختبارات المميزة لعلم الكونيات ونماذج أصول الكون. تتنبأ نماذج مختلفة بنسب مختلفة ، والحصة الطبيعية فقط من حوالي 76٪ هيدروجين إلى 24٪ هيليوم هي التي تحدد النماذج التي تطير.

يتم استخدام الأشياء الأخرى لتمييز النجوم ، بمقياس يسمى المعدنية & # 8211 نسبة الأشياء في النجم غير الهيدروجين أو الهيليوم. على سبيل المثال ، تبلغ نسبة المعدن في الشمس حوالي 1.8٪ من حيث الوزن. بعبارة أخرى ، تتكون الشمس من 98.2٪ هيدروجين + هيليوم بالوزن. هذه الكمية مفيدة جدًا لعلماء الفلك لأنها مقياس عمر النجوم ، من بين أشياء أخرى. كلما كان النجم أكبر ، كلما زادت المعادن المتوقعة ، حيث تمت إضافة المعادن من خلال عملية الاندماج ذاتها. نظرت في اتجاه واحد ، هو & # 8217s التلوث النجمي.

هذا جعلني أفكر في المعدن البشري. هناك & # 8217s ملخص لطيف على ويكيبيديا عن التكوين العنصري لجسم الإنسان (http://en.wikipedia.org/wiki/Composition_of_the_human_body). فيما يلي العناصر العشرة الأولى والنسبة المئوية من الجسم ، من حيث الوزن والنسبة الذرية ، التي يمثلونها:

  • الأكسجين & # 8211 65٪ بالوزن ولكن 24٪ بالنسب الذرية
  • كربون & # 8211 18٪ بالوزن ولكن 12٪ نسبة ذرية
  • الهيدروجين & # 8211 10٪ بالوزن ولكن 63٪ بالنسب الذرية (!!)
  • نيتروجين & # 8211 3٪ بالوزن ولكن 0.58٪ بالنسبة الذرية
  • كالسيوم & # 8211 1.4٪ بالوزن ولكن 0.24٪ بالنسب الذرية
  • الفوسفور & # 8211 0.78٪ بالوزن ولكن 0.14٪ بالنسبة الذرية
  • البوتاسيوم & # 8211 0.25٪ بالوزن ولكن 0.033٪ بالنسبة الذرية
  • الكبريت & # 8211 0.25٪ بالوزن ولكن 0.038٪ بالنسبة الذرية
  • الصوديوم 8211 0.15٪ بالوزن ولكن 0.037٪ بالنسبة الذرية
  • الكلور 8211 0.15٪ بالوزن ولكن 0.024٪ بالنسبة الذرية

حسنًا ، ماذا في ذلك ، أسمعك تقول. حسنًا ، انظر إلى رقم 3 في هذه القائمة & # 8211 هيدروجين. عشرة بالمائة من كتلة أجسامنا عبارة عن هيدروجين ، في مركبات كيميائية مثل الماء والسكريات وجميع أنواع الأشياء الأخرى. ومع ذلك ، هناك حقيقتان مهمتان حول الهيدروجين. أولاً ، إنه العنصر الأخف وزناً ، لذا فإن 10٪ من حيث الوزن هي عدد كبير من الذرات. ثانيًا ، لم ينتج الهيدروجين عن طريق التخليق النووي. لقد تم صنعه بواسطة الانفجار العظيم نفسه & # 8211 و 63٪ من الذرات في أجسامنا عبارة عن هيدروجين.

إذا قمنا بتحويل انتباهنا بعيدًا عن النسب الإجمالية بالكتلة وأعدنا سرد الأشياء حسب عدد الذرات ، فإننا نرى صورة مختلفة لتكويننا الخاص. نعم ، نحن نجوم نجوم & # 8211 لكن 63٪ من الذرات في أجسادنا ترجع أصولها إلى الانفجار العظيم نفسه. ذرات الهيدروجين المتواضعة هذه التي تشكل غالبية السكان في أجسامنا & # 8211 وهي أكثر الأشياء وفرة في الكون المرئي & # 8211 مرت عبر النجوم التي انفجرت ، لكنها جاءت من الانفجار العظيم. بالمعنى الحقيقي ، نحن كذلك.


العنوان: الكشف عن الفوسفور والكبريت والزنك في نجمة المعادن المحسنة بالكربون BD + 44493

تم اقتراح النجم المعدني الفقير بالكربون BD + 44 ° 493 ([Fe / H] = −3.9) كنجم مرشح من الجيل الثاني غني بالمعادن من نجم Pop III واحد. لقد أبلغنا عن الاكتشافات الأولى لـ P و S والاكتشاف الثاني للزنك في أي نجم معزز بالكربون شديد النقص في المعادن ، باستخدام أطياف جديدة BD + 44 ° 493 تم جمعها بواسطة Cosmic Origins Spectrograph على تلسكوب هابل الفضائي. نشتق [P / Fe] = −0.34 ± 0.21 ، [S / Fe] = +0.07 ± 0.41 ، و [Zn / Fe] = −0.10 ± 0.24. قمنا بزيادة عدد خطوط Si i المكتشفة في BD + 44 ° 493 بمقدار 10 أضعاف ، مما ينتج عنه [Si / Fe] = +0.15 ± 0.22. تستبعد نسب [S / Fe] و [Zn / Fe] الفرضية القائلة بأن نمط الوفرة في BD + 44 ° 493 ناتج عن استنفاد العناصر المقاومة للصهر على حبيبات الغبار. تشير المقارنة مع نماذج المستعر الأعظم الخالي من المعدن (SN) إلى أن السلف النجمي الذي أثرى BD + 44 ° 493 كان ضخمًا وقذف أقل بكثير من 0.07 م. من Ni ، سمة من سمات SN الباهتة.


هل يتكون الكبريت والفوسفور أيضًا في التركيب النووي للنجوم الكبيرة؟ - الفلك

الكبريت هو العنصر الثاني في العمود السادس عشر من الجدول الدوري. تصنف على أنها غير معدنية. تحتوي ذرات الكبريت على 16 إلكترونًا و 16 بروتونًا مع 6 إلكترونات تكافؤ في الغلاف الخارجي. الكبريت هو العنصر العاشر الأكثر وفرة في الكون.

يمكن أن يتخذ الكبريت شكل أكثر من 30 مادة متآصلة مختلفة (هياكل بلورية). هذا هو أكثر المتآصلات لأي عنصر.

الخصائص والخصائص

الكبريت مادة صلبة صفراء شاحبة في ظل الظروف القياسية. إنه ناعم وعديم الرائحة. يسمى التآصل الأكثر شيوعًا للكبريت أوكتاسولفور.

الكبريت لا يذوب في الماء. كما أنه يعمل كعازل كهربائي جيد.

عند الاحتراق ، يصدر الكبريت لهبًا أزرق ويذوب في سائل أحمر منصهر. كما أنه يتحد مع الأكسجين لتكوين غاز سام يسمى ثاني أكسيد الكبريت (SO2).

يشكل الكبريت العديد من المركبات المختلفة بما في ذلك غاز كبريتيد الهيدروجين المشهور برائحته القوية للبيض الفاسد. كبريتيد الهيدروجين خطير لأنه قابل للاشتعال ومتفجر وشديد السمية.

أين يوجد الكبريت على الأرض؟

يمكن العثور على عنصر الكبريت في عدد من المناطق على الأرض بما في ذلك الانبعاثات البركانية والينابيع الساخنة وقباب الملح والفتحات الحرارية المائية.

يوجد الكبريت أيضًا في عدد من المركبات التي تحدث بشكل طبيعي تسمى الكبريتيدات والكبريتات. بعض الأمثلة هي كبريتيد الرصاص ، البيريت ، الزنجفر ، كبريتيد الزنك ، الجبس ، والباريت.

يمكن استخراج الكبريت من الرواسب الجوفية. يمكن أيضًا استعادتها كمنتج ثانوي من العمليات الصناعية المختلفة بما في ذلك تكرير البترول.

كيف يتم استخدام الكبريت اليوم؟

للكبريت ومركباته عدد من التطبيقات الصناعية. يستخدم معظم الكبريت في صنع حمض الكبريتيك الكيميائي. حمض الكبريتيك هو أهم مادة كيميائية تستخدمها الصناعة العالمية. يتم استخدامه لصنع بطاريات السيارات والأسمدة وتكرير الزيوت ومعالجة المياه واستخراج المعادن.

تشمل التطبيقات الأخرى للمواد الكيميائية القائمة على الكبريت تقسية المطاط بالكبريت ، وورق التبييض ، وصنع منتجات مثل الأسمنت ، والمنظفات ، ومبيدات الآفات. والبارود.

يلعب الكبريت أيضًا دورًا مهمًا في دعم الحياة على الأرض. إنه العنصر الثامن الأكثر وفرة في جسم الإنسان. الكبريت هو جزء من البروتينات والإنزيمات التي تتكون منها أجسامنا. مهم في تكوين الدهون وعظام قوية.

كيف تم اكتشافه؟

الكبريت معروف منذ العصور القديمة. عرفت الثقافات القديمة في الهند والصين واليونان عن الكبريت. حتى أنه يشار إليه في الكتاب المقدس على أنه "كبريت". في بعض الأحيان يتم تهجئتها "كبريت".

كان الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه هو الذي أثبت عام 1777 أن الكبريت هو أحد العناصر وليس مركبًا.

من أين حصل الكبريت على اسمه؟

حصل الكبريت على اسمه من الكلمة اللاتينية "كبريت" والتي تكونت من جذر لاتيني يعني "يحترق".

هناك أربعة نظائر مستقرة للكبريت بما في ذلك الكبريت 32 و 33 و 34 و 36. غالبية الكبريت الطبيعي هو الكبريت 32.


القصة العلمية لكيفية صنع كل عنصر

إن وظيفة العلم هي اكتشاف وجود نظام عام في الطبيعة وإيجاد الأسباب التي تحكم هذا النظام. وهذا يشير بنفس القدر إلى العلاقات بين الإنسان - الاجتماعية والسياسية - والكون بأسره ". -ديمتري مندليف

يوجد أكثر من 100 عنصر في الجدول الدوري ، منها 91 يوجد بشكل طبيعي على الأرض.

لكن في لحظة الانفجار العظيم ، لم يكن أي منها موجودًا على الإطلاق.

بعد الثانية الأولى ، تبردت الكواركات والجلوونات لتشكل حالات مرتبطة: البروتونات والنيوترونات.

بعد ثلاث دقائق ، دمج الكون الحار تلك النيوكليونات في الهيليوم وقليلًا صغيرًا من الليثيوم ، لكن ليس أكثر من ذلك.

بعد عشرات الملايين من السنين ، شكلنا أخيرًا النجوم الأولى ، وصنعنا الهيليوم الإضافي.

النجوم الضخمة بما يكفي تصبح عمالقة ، تدمج الهيليوم في الكربون ، وتنتج أيضًا النيتروجين والأكسجين والنيون والمغنيسيوم.

تصبح النجوم الأكثر ضخامة عمالقة عملاقة ، تدمج الكربون والأكسجين والسيليكون والكبريت ، لتصل إلى المعادن الانتقالية.

النجوم العملاقة والعملاقة تخلق نيوترونات حرة ، والتي يمكن أن تبني نوى على طول الطريق للقيادة / البزموت.

تذهب معظم الكواكب العملاقة إلى مستعر أعظم ، حيث يتم امتصاص النيوترونات السريعة لتصل إلى اليورانيوم وما بعده.

تخلق عمليات اندماج النجوم النيوترونية أكبر وفرة من العناصر الثقيلة على الإطلاق ، بما في ذلك الذهب والزئبق والبلاتين.

وفي الوقت نفسه ، تنفجر الأشعة الكونية النوى بعيدًا ، مما ينتج عنه الليثيوم والبريليوم والبورون في الكون.

أخيرًا ، تُصنع أثقل العناصر غير المستقرة في المختبرات الأرضية.

والنتيجة هي الكون الثري والمتنوع الذي نعيش فيه اليوم.

أخيرًا ، الأصل الأساسي لكل عنصر معروف.

يحكي معظم يوم الإثنين الصامت قصة فلكية عن كائن أو ظاهرة في هذا الكون عبارة عن صور ومرئيات ولا يزيد عن 200 كلمة.


وفرة العناصر الكيميائية

ال وفرة العناصر الكيميائية هو مقياس لحدوث العناصر الكيميائية & # 8197 بالنسبة إلى جميع العناصر الأخرى في بيئة معينة. تُقاس الوفرة بإحدى الطرق الثلاث: عن طريق الكسر الكتلي (مثل جزء الوزن) بالجزء الجزيئي (جزء الذرات بالعد العددي ، أو أحيانًا جزء الجزيئات في الغازات) أو بالجزء الحجمي. الكسر الحجمي هو مقياس شائع للوفرة في الغازات المختلطة مثل الغلاف الجوي للكواكب ، وهو مشابه من حيث القيمة للجزء الجزيئي الجزيئي لمخاليط الغاز عند كثافات وضغوط منخفضة نسبيًا ، ومخاليط الغاز المثالية & # 8197. يتم إعطاء معظم قيم الوفرة في هذه المقالة على شكل كسور جماعية.

على سبيل المثال ، يمكن قياس وفرة الأكسجين في المياه النقية بطريقتين: جزء الشامل حوالي 89٪ ، لأن هذا هو الجزء من كتلة الماء وهو الأكسجين. ومع ذلك ، فإن الكسر المولي حوالي 33٪ لأن ذرة واحدة فقط من 3 في الماء ، H2O هو الأكسجين. كمثال آخر ، بالنظر إلى جزء الشامل وفرة الهيدروجين والهيليوم في كل من الكون ككل وفي أجواء الغاز العملاق & # 8197 الكواكب مثل كوكب المشتري ، فهي 74٪ للهيدروجين و 23-25٪ للهيليوم (الذري) الكسر الجزيئي للهيدروجين 92٪ والهيليوم 8٪ في هذه البيئات. تغيير البيئة المعينة إلى الغلاف الجوي للمشتري & # 8197outer & # 8197 ، حيث يكون الهيدروجين ثنائي الذرة بينما الهيليوم ليس كذلك ، يغير جزيئي الكسر الجزيئي (جزء من إجمالي جزيئات الغاز) ، وكذلك جزء الغلاف الجوي من حيث الحجم ، والهيدروجين إلى حوالي 86٪ ، والهيليوم إلى 13٪. [ملاحظة & # 81971]

تهيمن على وفرة العناصر الكيميائية في الكون الكميات الكبيرة من الهيدروجين والهيليوم التي تم إنتاجها في Big & # 8197Bang. العناصر المتبقية ، التي تشكل حوالي 2٪ فقط من الكون ، تم إنتاجها إلى حد كبير بواسطة المستعرات الأعظمية وبعض النجوم الحمراء # 8197giant & # 8197stars. الليثيوم والبريليوم والبورون نادرون لأنه على الرغم من أنه يتم إنتاجهم عن طريق الاندماج النووي ، إلا أنه يتم تدميرهم من خلال تفاعلات أخرى في النجوم. [1] [2] العناصر من الكربون إلى الحديد أكثر وفرة نسبيًا في الكون بسبب سهولة صنعها في السوبرنوفا و # 8197 nucleosynthesis. العناصر ذات العدد الذري الأعلى من الحديد (العنصر 26) تصبح أكثر ندرة بشكل تدريجي في الكون ، لأنها تمتص بشكل متزايد الطاقة النجمية في إنتاجها. أيضًا ، العناصر ذات الأرقام الزوجية & # 8197atomic & # 8197num أكثر شيوعًا بشكل عام من العناصر المجاورة لها في الجدول الدوري & # 8197 ، بسبب الطاقة الإيجابية للتكوين.

تتشابه وفرة العناصر في الشمس والكواكب الخارجية مع تلك الموجودة في الكون. بسبب التسخين الشمسي ، خضعت عناصر الأرض والكواكب الصخرية الداخلية للنظام الشمسي لنضوب إضافي للهيدروجين المتطاير والهيليوم والنيون والنيتروجين والكربون (الذي يتطاير كميثان). تُظهر القشرة والعباءة ولب الأرض دليلًا على الفصل الكيميائي بالإضافة إلى بعض العزل حسب الكثافة. تم العثور على سيليكات الألمنيوم الأخف في القشرة ، مع وجود المزيد من سيليكات المغنيسيوم في الوشاح ، بينما يشكل الحديد المعدني والنيكل اللب. إن وفرة العناصر في البيئات المتخصصة ، مثل الغلاف الجوي أو المحيطات أو جسم الإنسان ، هي في الأساس نتاج تفاعلات كيميائية مع الوسط الذي يقيمون فيه.


نحن ستاردست

في مقال سابق ، ألقيت نظرة سريعة على واقع مكانتنا غير الملحوظة في الكون. لقد ذكرت أيضًا إمكانية & # 8212 حتى احتمال & # 8212 أن كوننا هو واحد فقط من بين بلايين أو تريليونات من الأكوان ، وإذا كانت هذه الصورة صحيحة ، فإن مثل هذه الصورة لكون هائل ستكون تفسيرًا لأنواع الوجود في هذه الأجزاء من ثوابت فيزيائية وشروط ملائمة لظهور الحياة. سنعيش في عالم نادر ، غولديلوكس ، بسبب حقيقة إحصائية. من بين العديد من فقاعات الطاقة ، ليس من الغريب أن واحدة على الأقل ستجعل الحياة ممكنة كما نعرفها.

نحن نعلم على وجه اليقين أن هناك نوعًا واحدًا على الأقل من الكائنات الحية لديه وعي كافٍ لطرح أسئلة أساسية حول الواقع ، ولديه القدرة على اقتراح إجابات معقولة يختبرونها بدورهم بالتجارب والملاحظات. باختصار ، هم قادرون على فعل ما نسميه علم.

يعبر الكثير من الناس عن مقاومتهم لحقيقة أننا مجرد ماديين ، مكونين من "أشياء". الفكرة القائلة بأن هناك المزيد للبشر ، في شكل "أرواح" أو "أرواح" ، هي فكرة مستوطنة لدى المتدينين بيننا ، الذين غالبًا ما يتصورون عالمًا للمادة ، و "وادي الدموع" ، وعالم مخصص لـ "الأرواح "& # 8212 الذي يتكون بدوره أساسًا من مكانين خياليين: أحدهما للملعونين ،" الجحيم "، والآخر للمكافأة ،" الجنة. & # 8221 العقائد الدينية تتظاهر بشرح كل شيء ، وينتهي بها الأمر بشرح لا شيء. منذ القرن السابع عشر ، بدأ ما نسميه الآن الثورة العلمية يحل محل عدم التفسيرات والتفسيرات السيئة بتفسيرات جيدة.

اكتشف العلم ، وهو مؤسسة دولية ومتعددة الأجيال ، أن أجسامنا تتكون في الغالب من أربعة عناصر كيميائية: الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين (CHON). نحن نتكون من 96٪ من CHON ، معظمها ماء ، مركب من الهيدروجين والأكسجين. كما يعرف الأطفال بالفعل في الصف الرابع أو نحو ذلك ، يتكون كل جزيء من الماء من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين. تشتمل بقية الأشياء الموجودة فينا على عناصر مثل الكبريت والكالسيوم والبوتاسيوم واليود والفوسفور والحديد وما إلى ذلك. يتم تجميع كل هذه المواد الخام في جزيئات عضوية معقدة ("عضوية" كما هو الحال في الكربون ، ومعظمها في ما نسميه البروتينات) ، وأهمها الحمض النووي (حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، الناقل للشفرة الجينية).

من أين تأتي كل هذه العناصر؟ تم صنع الهيدروجين ، "H" في CHON ، بكثرة خلال اللحظة الأولى للكون ، ما يسمى الانفجار العظيم. أظهرت ملاحظات أقدم النجوم في الكون المعروف أنها تتكون حصريًا من الهيدروجين والهيليوم (هو العنصر الثاني في الجدول الدوري ، والذي تم إجراؤه أيضًا أثناء الانفجار العظيم ، من خلال اندماج نوى الهيدروجين في عملية معروفة مثل Big Bang nucleosynthesis). لا تزال نجوم الجيل الثاني مثل الشمس تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم ، ولكنها تحتوي أيضًا على آثار لعناصر أثقل ، والتي كانت بدورها نتاج اندماج نووي حدث داخل النجوم (وهي عملية تُعرف باسم التركيب النووي النجمي).

إن التركيب النووي النجمي قادر على إنتاج عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم ، حتى الحديد. لإنتاج نوى أثقل من الحديد ، هناك حاجة إلى حدث رائع ، مستعر أعظم ، بسبب الكمية الهائلة من الطاقة اللازمة لإنتاج عناصر أثقل من خلال الاندماج النووي. المستعر الأعظم هو نجم متفجر ، ناتج طاقته ضخم جدًا لدرجة أن ضوءه يكون أكثر سطوعًا لأسابيع من مئات المليارات من النجوم الموجودة في نفس المجرة. عند انفجاراتها ، تشتت المستعرات الأعظمية المواد الذرية والعناصر حتى الحديد ، وهي أثقل من H و He & # 8212 في الفضاء ، بينما تنتج الحرارة والطاقة الناتجة عن الانفجار عناصر أثقل من الحديد (بما في ذلك الفضة والذهب واليورانيوم). غالبًا ما تختلط كل هذه المواد مع السحب البينجمية من الهيدروجين والهيليوم ، والتي تتحد بسبب الجاذبية لتشكل نجومًا جديدة. أقرب نجم لنا ، الشمس ، هو نتاج مثل هذه العملية.

بعض تلك الأشياء المتناثرة بسبب تلك الانفجارات انتهى بها المطاف في أجسادنا ، معظمها في شكل CON (بدون H ، والذي تم صنعه قبل ذلك بكثير عندما كان الكون يظهر للتو) والتي ، وليس من المستغرب ، هي الأكثر شيوعًا بين النوى الأثقل. من الهيدروجين والهيليوم الموجودين في الكون. الحياة "واقعية" وتستفيد من المواد الخام التي كانت متاحة. كما قال عالم الفيزياء الفلكية جون جريبين ، "لا يمكن أن يكون من قبيل المصادفة أن الكربون والنيتروجين والأكسجين من بين المنتجات الأكثر وفرة للتخليق النووي داخل النجوم."

هذا هو أصل الحديد الموجود في الهيموجلوبين لدينا. جاء من النجوم. هناك قرابة أساسية بين النجوم والبشر. نحن غبار النجوم ، كما كان عالم الفلك الأمريكي كارل ساجان مغرمًا بتذكيرنا. كل تلك الذرات الموجودة في أجسادنا هي أيضًا "طاقة" ، والتي تتجسد بالتوافق مع العلاقة بين المادة والطاقة ، كما اقترح لأول مرة ألبرت أينشتاين في عام 1905 ، Annus Mirabilis. كان الحدث النشط الذي أنتج الكواركات والإلكترونات والنيوترينوات والإشعاع الكهرومغناطيسي (الضوء ، من أشعة غاما الأكثر نشاطًا إلى الضوء المرئي إلى الراديو والموجات الدقيقة) هو الانفجار العظيم. شكلت الكواركات بدورها البروتونات والنيوترونات ، والتي انتهى بها الأمر تتجمع في نوى الذرات. نظرًا لظروف الطاقة ودرجة الحرارة والضغط الموجودة في تلك الأفران النووية التي نسميها النجوم ، يندمج العديد من هذه النوى مع نوى أخرى لإنتاج ذرات أثقل من الهيدروجين والهيليوم.

كان الفيزيائي الإنجليزي فريد هويل أهم مساهم في الجانب النظري للتخليق النووي ، والذي أكدته الملاحظات. ربما تكون أساليب هويل المنشقة قد كلفته جائزة نوبل ، لكنه يُنظر إليه على أنه عالم عظيم يستحق المزيد من التقدير عندما كان على قيد الحياة. مساهماته في فهم الانفجار العظيم والتخليق النووي النجمي تتحدث عن نفسها.

بالنظر إلى كل هذا ، لا مانع من أن أكون مكونًا من "أشياء" (& # 8220star ، & # 8221 كما اتضح). القصص الأسطورية (فكر ، على سبيل المثال ، عن أسطورة الخلق اليهودية والمسيحية ، أو أسطورة الخلق الطفولي أو "الشجيرة المحترقة" غير المثيرة للإعجاب في جبل سيناء) شاحبة مقارنة بعجائب الكون.


هل يتكون الكبريت والفوسفور أيضًا في التركيب النووي للنجوم الكبيرة؟ - الفلك

يبلغ عمر الكون الآن دقيقة واحدة ، وقد تم تدمير كل المواد المضادة من خلال الإبادة بالمادة. المادة المتبقية في شكل إلكترونات وبروتونات ونيوترونات. مع استمرار انخفاض درجة الحرارة ، يمكن أن تخضع البروتونات والنيوترونات للاندماج لتكوين نوى ذرية أثقل. هذه العملية تسمى التركيب النووي.

من الصعب والأصعب تكوين نوى ذات كتل أعلى. لذا فإن المادة الأكثر شيوعًا في الكون هي الهيدروجين (بروتون واحد) ، يليه الهيليوم والليثيوم والبريليوم والبورون (العناصر الأولى في الجدول الدوري). تتشكل النظائر ، مثل الديوتيريوم والتريتيوم ، لكن هذه العناصر غير مستقرة وتتحلل إلى بروتونات ونيوترونات حرة.

لاحظ أن هذا الرسم البياني أعلاه يشير إلى معامل الكثافة ، /> ، للباريونات ، والتي تقترب من 0.03. ومع ذلك ، فإن الكثير من الكون في شكل مادة مظلمة ، مما يعطي قيمة />م إلى 0.3.

النقطة الأساسية هي أن نسبة الهيدروجين إلى الهيليوم حساسة للغاية لكثافة المادة في الكون (المعلمة التي تحدد ما إذا كان الكون مفتوحًا أم مسطحًا أم مغلقًا). كلما زادت الكثافة ، زاد إنتاج الهيليوم خلال عصر التخليق النووي. تشير القياسات الحالية إلى أن 75٪ من كتلة الكون هي على شكل هيدروجين ، و 24٪ على شكل هيليوم والباقي 1٪ في باقي الجدول الدوري (لاحظ أن جسمك يتكون في الغالب من هذه '' أثر العناصر). لاحظ أنه نظرًا لأن الهليوم هو 4 أضعاف كتلة الهيدروجين ، فإن عدد ذرات الهيدروجين يبلغ 90٪ وعدد ذرات الهيليوم 9٪ من إجمالي عدد الذرات في الكون.

يوجد أكثر من 100 عنصر طبيعي في الكون ويشكل التصنيف الجدول الدوري. لقد تم صنع العناصر الأخف وزنا في بدايات الكون. تتكون العناصر بين البورون والحديد (العدد الذري 26) في لب النجوم عن طريق الاندماج الحراري النووي ، مصدر الطاقة لجميع النجوم.

تنتج عملية الاندماج طاقة ، مما يحافظ على ارتفاع درجة حرارة النواة النجمية للحفاظ على معدلات التفاعل مرتفعة. يتم موازنة اندماج العناصر الجديدة من خلال تدمير النوى بواسطة أشعة جاما عالية الطاقة. يمكن لأشعة جاما في النواة النجمية تعطيل النوى وإصدار البروتونات والنيوترونات الحرة. إذا كانت معدلات التفاعل عالية ، فسيتم إنتاج تدفق صافٍ للطاقة.

يستخدم اندماج العناصر ذات الأعداد الذرية (عدد البروتونات) أكبر من 26 طاقة أكثر مما ينتج عن التفاعل. وبالتالي ، فإن العناصر الأثقل من الحديد لا يمكن أن تكون مصادر وقود في النجوم. وكذلك العناصر الأثقل من الحديد لا تنتج في النجوم فما هو مصدرها؟.

-> بناء عناصر أثقل من الحديد (الحديد) ينطوي على تخليق نووي عن طريق التقاط النيوترون. يمكن للنواة أن تلتقط أو تندمج مع نيوترون لأن النيوترون متعادل كهربائيًا ، وبالتالي لا يتنافر مثل البروتون. في الحياة اليومية ، تعتبر النيوترونات الحرة نادرة لأن لها نصف عمر قصير قبل أن تتحلل إشعاعيًا. ينتج عن كل أسر نيوتروني نظير ، بعضها مستقر ، وبعضها غير مستقر. سوف تتحلل النظائر غير المستقرة عن طريق إصدار بوزيترون ونيوترينو لصنع عنصر جديد.

يمكن أن يحدث التقاط النيوترونات بطريقتين ، عمليات s و r ، حيث تمثل s و r بطيئًا وسريعًا. تحدث عملية s في لب الكربون الخامل للنجم ، وهو الالتقاط البطيء للنيوترونات. تعمل عملية s طالما أن وقت الاضمحلال للنظائر غير المستقرة أطول من وقت الالتقاط. حتى عنصر البزموت (العدد الذري 83) ، تعمل عملية s ، ولكن فوق هذه النقطة تكون النوى الأكثر ضخامة التي يمكن بناؤها من البزموت غير مستقرة.

العملية الثانية ، عملية r ، هي ما يتم استخدامه لإنتاج نوى ثقيلة جدًا وغنية بالنيوترونات. هنا يحدث التقاط النيوترونات في بيئة كثيفة بحيث لا تملك النظائر غير المستقرة وقتًا لتتحلل. يتم العثور على الكثافة العالية للنيوترونات اللازمة فقط أثناء انفجار المستعر الأعظم ، وبالتالي ، يتم إنتاج جميع العناصر الثقيلة في الكون (الراديوم واليورانيوم والبلوتونيوم) بهذه الطريقة. إن انفجار المستعر الأعظم له أيضًا فائدة جانبية تتمثل في دفع العناصر التي تم إنشاؤها حديثًا إلى الفضاء لبذر السحب الجزيئية التي ستشكل نجومًا وأنظمة شمسية جديدة.

المرحلة الأخيرة في إنتاج المادة هي عندما يبرد الكون بدرجة كافية لتتحد الإلكترونات مع نوى البروتون / النيوترونات وتشكل الذرات. تؤدي التأثيرات المستمرة للفوتونات إلى إبعاد الإلكترونات عن الذرات وهو ما يسمى التأين. درجات الحرارة المنخفضة تعني فوتونات ذات طاقة أقل وتصادمات أقل. وهكذا ، تصبح الذرات مستقرة بعد حوالي 15 دقيقة من الانفجار العظيم.

أصبحت هذه الذرات الآن حرة في الارتباط معًا لتكوين مركبات وجزيئات بسيطة ، إلخ. وهذه هي اللبنات الأساسية للمجرات والنجوم.

حتى بعد القضاء على المادة المضادة وتشكيل البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، لا يزال الكون بيئة عنيفة ونشطة للغاية. توجد الفوتونات التي تم إنشاؤها بواسطة حقبة إبادة المادة / المادة المضادة بأعداد كبيرة ولديها طاقات على مستوى الأشعة السينية.

يمكن أن يتفاعل الإشعاع ، على شكل فوتونات ، ومادة ، على شكل بروتونات ونيوترونات وإلكترون ، من خلال عملية التشتت. ترتد الفوتونات من الجسيمات الأولية ، مثل كرات البلياردو. تنتقل طاقة الفوتونات إلى جسيمات المادة. تسمى المسافة التي يمكن أن يقطعها الفوتون قبل اصطدامه بجسيم المادة متوسط ​​المسار الحر.

نظرًا لأن المادة والفوتونات كانت على اتصال دائم ، كانت درجات حرارة كل منهما متماثلة ، وهي عملية تسمى التحويل الحراري. لاحظ أيضًا أن المادة لا يمكن أن تتجمع معًا بفعل الجاذبية. تبقي تأثيرات الفوتونات جزيئات المادة متباعدة وتوزع بسلاسة.

تستمر كثافة ودرجة حرارة الكون في الانخفاض مع تمدده. في مرحلة ما بعد حوالي 15 دقيقة من الانفجار العظيم ، انخفضت درجة الحرارة إلى النقطة التي لم يعد فيها التأين يحدث. يمكن أن تتشكل الذرات المحايدة ، نوى ذرية محاطة بسحب الإلكترون. ينخفض ​​عدد الجسيمات الحرة بنسبة كبيرة (كل البروتونات والنيوترونات والإلكترون تشكل الذرات). وفجأة أصبحت الفوتونات حرة في السفر دون اصطدامات ، وهذا ما يسمى الفصل.

يصبح الكون شفافًا في هذه المرحلة. قبل هذه الحقبة ، كان الفوتون لا يستطيع السفر أكثر من بضع بوصات قبل الاصطدام. لذلك كان خط رؤية المراقبين بضع بوصات فقط وكان الكون معتمًا ، وتم اقتران المادة والإشعاع. هذا هو الانتقال من عصر الإشعاع إلى عصر المادة.

يُطلق على وقت بناء الذرة المحايدة إعادة التركيب ، وهي أيضًا الفترة الأولى التي يمكننا ملاحظتها في الكون. قبل إعادة التركيب ، كان الكون شديد الكثافة وغير شفاف. بعد إعادة التركيب ، تكون الفوتونات حرة في السفر عبر كل الفضاء. وبالتالي ، فإن الحد الأقصى لكوننا المرئي يعود بالزمن (للخارج في الفضاء) إلى لحظة إعادة التركيب.

وقت إعادة التركيب هو أيضًا حيث ينفصل أو ينكسر السلوك المرتبط بين الفوتونات والمادة ، وهو أيضًا آخر حقبة يتتبع فيها الإشعاع كثافة الكتلة. تصبح اصطدامات الفوتون / المادة نادرة ويهيمن على تطور الكون سلوك المادة (أي الجاذبية) ، لذلك هذه المرة وحتى اليوم تسمى عصر المادة.

اليوم ، للإشعاع على شكل فوتونات دور سلبي للغاية في تطور الكون. إنها تعمل فقط على إلقاء الضوء على المادة في أقصى المجرة والمجرات الأخرى. من ناحية أخرى ، فإن المادة حرة في التفاعل دون أن تتبادلها الفوتونات. تصبح المادة العنصر التنظيمي للكون ، والقوة المسيطرة عليه هي الجاذبية.

لاحظ أنه مع تقدم الكون في العمر فإنه ينتقل إلى عناصر أكثر استقرارًا. الإشعاع عالي الطاقة (الفوتونات) غير مستقر في تفاعلاته مع المادة. ولكن ، مع تكثف المادة خارج الكون البارد ، يتم الدخول في حقبة أكثر استقرارًا ، حيث تهيمن قوة الجاذبية البطيئة واللطيفة على القوى النووية في الأزمنة السابقة.

تم استخدام الكثير من الهيدروجين الذي تم إنشاؤه عند إعادة التركيب في تكوين المجرات ، وتحويله إلى نجوم. يوجد القليل جدًا من الهيدروجين المتبقي بين المجرات ، ما يسمى بالوسط بين المجرات ، باستثناء مجموعات المجرات. تحتوي مجموعات المجرات في كثير من الأحيان على غاز هيدروجين ساخن يحيط باللب ، وهذا هو الغاز المتبقي من تكوين المجرات العنقودية التي تم تسخينها بواسطة حركات أعضاء الكتلة.


النجوم الغنية بالفوسفور: بذور الحياة في الكون

المجلة اتصالات الطبيعة تنشر اليوم اكتشاف نوع جديد من النجوم ، غني جدًا بالفوسفور ، والذي يمكن أن يساعد في تفسير أصل هذا العنصر الكيميائي في مجرتنا. تم تحقيق هذا الإنجاز من قبل علماء الفلك من Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) والباحثون في علوم الكمبيوتر من مركز البحوث في تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (CITIC) في جامعة لاكورونيا (غاليسيا).

تم إنتاج جميع العناصر الكيميائية في الكون ، باستثناء الهيدروجين ومعظم الهيليوم ، داخل النجوم. ولكن من بينها عدد قليل (الكربون والنيتروجين والأكسجين والكبريت والفوسفور) التي تعتبر مثيرة للاهتمام بشكل خاص لأنها أساسية للحياة كما نعرفها على الأرض. يحظى الفوسفور بأهمية خاصة لأنه يشكل جزءًا من جزيئات DNA و RNA وهو عنصر ضروري في التبادل النشط داخل الخلايا ، ولتنمية أغشيتها.

The study published in Nature, based on an analysis of a large number of infrared spectra (in the H band, with APOGEE) from the public data base of the Sloan Digital Sky Survey, could offer a clear set of promising stellar candidates to clarify the origin and the quantity observed of phosphorus in the Galaxy, and specifically, in our Solar System, which until now none of the current models of Galactic chemical evolution have been able to explain.

However, the peculiar chemistry which these stars show is still disconcerting. In fact, not only are they rich in phosphorus, but also in certain other elements, such as magnesium, silicon, oxygen, aluminium and even of heavier elements such as cerium. Suprisingly, after an extensive analysis of all the possible stellar sources and processes known to form chemical elements in the interiors of stars, this chemical pattern is not predicted by the current theories of stellar evolution and nucleosynthesis.

"These results show that not only are we dealing with a new type of objects, but that their discovery opens the way for the exploration of new physical mechanisms and nuclear reactions which occur in stellar interiors" explains IAC researcher Thomas Masseron, the leader of the project and the first author of the article.

"It could be an important clue about the origin of the phosphorus, which is a fundamental component of life", says Aníbal García-Hernández, another IAC researcher, who is the second author of the article.

In addition, thanks to Spanish service time, they could obtain the optical spectrum of the most brilliant of the phosphorus stars with the Echelle spectrograph (FIES) on the Nordic Optical Telescope (NOT) at the Roque de los Muchachos Observatory, (Garafía, La Palma).

"This spectrum allowed us to obtain the chemical abundances of further elements in these stars which are peculiar and rich in phosphorus, and to rule out definitively any known stellar candidate which could explain the stars which are rich in this elements", indicates Olga Zamora, a co-author of the article, and an IAC support astronomer.

"A discovery which is so unexpected and extraordinary could not have been made without a close interdisciplinary collaboration between astronomers and experts in computation", points out Arturo Manchado, an IAC research and a co-author of the article.


Supernovae: Exploding Stars

Supernovae are explosive events that result in the materials and gases of a star being flung far and wide into the interstellar medium, later going on to become future generations of new stars, planets, moons, and even living beings.

The process of creating the elements occurs in the heart of the star as it heads towards its last days - in a process known as stellar nucleosynthesis. This method is responsible for how many of the heavier elements that we see around us (including oxygen, carbon, calcium, nitrogen, phosphorus and more) are created, and is known as the slow-neutron capture process, or s-process.

Then when a supernova occurs, these newly created elements are dispersed out into the local region around the star, eventually coming together in a recycling process that forms the next generation of astrophysical objects.

Typically, supernovae fall into two major categories. The first describes when massive stars have reached the end of their life, having burned through all their fuel, fusing heavier elements until they get to iron.

By this point they can’t fuse these heavy isotopes, so they end up exploding into a supernova, leaving behind either a neutron star or a black hole. This type of supernovae is called Type II (or commonly referred to as the core-collapse model).

However, another type of supernova can occur, and this one is called a Type Ia, which is a little more complex. These supernovae are formed from a binary star system, where two stars orbit each other closely, with one of these stars being a white dwarf.

The compact, yet massive white dwarf can draw material from the other star in the system, accumulating its own mass. By itself, a white dwarf is a fairly stable star, but as it steals material from its companion it becomes larger and more massive.

Once the white dwarf has accumulated enough material to reach approximately 1.4 times the mass of the Sun (a mass known as the Chandrasekhar limit), it becomes hot enough and dense enough to trigger thermonuclear burning, causing the white dwarf to rapidly explode in a supernova event.

Additionally, sometimes two white dwarfs merge, which also trigger a type Ia supernova event.

“Different processes occur when stars end their lives. A Type Ia supernova occurs when a carbon-oxygen white dwarf - the remnant of a star with an initial mass less than a few times that of the sun - interacts with its binary companion, which can be another white dwarf or even a main sequence or helium star.”

“If enough mass is taken from the companion star by the ‘primary’ carbon-oxygen white dwarf, the star becomes hot and dense enough to begin fusing together carbon and oxygen at an explosive rate. Type Ia supernovae produce most of the ‘iron peak’ elements in the universe: elements like iron, nickel and also elements like chromium and vanadium, the interest of this paper,” she said.

Dr Panther emphasised the importance of looking beyond optical light to study nucleosynthesis.

“When we look at optical light, we can use spectral lines as a kind of fingerprint to see what sort of elements were made in a supernova explosion. However, this only tells you the name of the element.”

“When we study nucleosynthesis, we are usually interested in the amounts of different isotopes of elements that are formed as this tells us about the temperatures, densities and abundances of raw materials that were involved in nucleosynthesis.”

“The gamma-ray spectrum encodes information about the nuclear structure of an element, so it is a more accurate way of determining the ways in which nucleosynthesis occurs in a supernova,” she said.


شاهد الفيديو: الدكتور ماركوس إبرلين X أتيلا إيمارينو-التطور الكيميائ.. (أغسطس 2022).