Supernova

Miten raskaat alkuaineet syntyivät?

Maailmankaikkeuden yleisimmät alkuaineet ovat vety ja helium. Mistä niitä raskaammat alkuaineet ovat peräisin?

torstai 19. marraskuuta 2009

Koko universumin mittakaavassa muut alkuaineet kuin vety ja helium ovat erittäin harvinaisia. Maailmankaikkeudesta karkeasti kolme neljäsosaa on vetyä ja yksi neljäsosa heliumia. Kaikkien muiden alkuaineiden yhteenlaskettu osuus jää alle prosentin.

Syytä alkuaineiden epätasaiseen jakaumaan voidaan etsiä alkuräjähdyksestä, jossa syntyi vain vetyä ja heliumia. Kaikki muut alkuaineet ovat syntyneet niistä hitaasti tähtien prosesseissa. Prosessien hitautta kuvastaa hyvin muiden alkuaineiden pieni osuus, vaikka aikaa niiden muodostumiseen on ollut maailmankaikkeuden syntymisestä kuluneet yli 13 miljardia vuotta.

Osa raskaista alkuaineista on peräisin tähtien sisällä tapahtuvista ydinprosesseissa. Painavin niin sanotussa nukleosynteesissä muodostuva aine on rauta, jonka järjestysluku jaksollisessa järjestelmässä on 26. Sitä painavampia aineita nukleosynteesi ei tuota, koska niiden muodostumiseen kuluisi enemmän energiaa kuin prosessissa vapautuisi. Esimerkiksi jaksollisessa järjestelmässä numeron 92 eli uraanin syntyminen on harvinaista. Rautaa raskaampien alkuaineiden osuus jääkin miljoonasosaan maailmankaikkeuden kaikista alkuaineista. Uraanin tavoin muun muassa kulta ja platina ovat äärimmäisen harvinaisia.

Supernovaräjähdysten tuotoksia

Rautaa raskaampia alkuaineita ei olisi lainkaan ilman supernovaräjähdyksessä käynnistyvää kehityskulkua, jota kutsutaan neutronisieppaukseksi. Tähden räjähtäessä supernovana atomiytimistä vapautuu valtavia määriä neutroneita. Koska ne ovat varauksettomia hiukkasia, ne voivat tunkeutua jo olemassaolevien aineiden atomiytimiin.

Ylimääräiset neutronit horjuttavat atomiytimien tasapainoa, jolloin syntyy epävakaita radioaktiivisia isotooppeja. Esimerkiksi rauta-atomeihin voi keräytyä yhtäkkiä jopa viisi ylimääräistä neutronia, jonka jälkeen ne muuttuvat pian koboltiksi, jonka järjestysluku on 27. Muut rautaa raskaammat alkuaineet muodostuvat samalla periaatteella.

Supernovana räjähtävät vain raskaimmat tähdet, joten räjähdyksiä tapahtuu maailmankaikkeudessa hyvin harvoin, eikä niistä vapautuva neutronisäteily ole kovin pitkäaikaista. Uuden teorian mukaan suurin osa raskaimmista alkuaineista, kuten kulta ja uraani, olisivatkin peräisin vielä rajummista maailmankaikkeuden tapahtumista, kuten kahden neutronitähden törmäyksistä.

Lue lisää alkuaineista.

Lue tästä

Ehkä sinua kiinnostaa...

TILAA TIETEEN KUVALEHDEN UUTISKIRJE

Voit ladata ilmaisen erikoisnumeron, Uskomattomat aivot, heti, kun olet tilannut uutiskirjeen.

Etkö löytänyt, mitä etsit? Tee haku tästä: