Возникновение Вселенной

Большинство космологов полагает, что Вселенная возникла как плотный сгусток вещества и энергии, который начал расширяться примерно 18 млрд. лет тому назад. Образование элементов уходит своими корнями к Большому взрыву. Возникновение элементов в результате Большого взрыва впервые было обосновано Гамовым в 1946 г.

Во время Большого взрыва образовались легкие элементы, которые затем посредством ядерных реакций внутри звёзд дали начало элементам с атомным номером 6 и выше (Озима, 1990).

Общая картина возникновения элементов может быть выражена следующей схемой:

1. «Горение» водорода. В процессе ядерного синтеза атомы водорода сливаются вместе, образуя атом гелия и высвобождая энергию:

4₁¹H→₂⁴He + 2β⁺ + 2γ + 2ν (процесс требует температуры 10⁷ – 10⁸ К)

2. «Горение» гелия происходит при температуре > 10⁸ K:

₂³He + ₂⁴He → ₄⁷Be + γ

₄⁷Be + ₁¹H → ₅⁸B + γ

₅⁸B → ₄⁸Be + β⁺ + ν

₄⁸Be + ₂⁴He →₆¹²С

₆¹²С + ₂⁴He →₈¹⁶О

Космохимия.

Главными объектами космохимии служат звёзды, в которых сосредо­точено более 95% массы вещества Вселенной. К другим объектам отно­сятся газовые и пылевые туманности, межзвёздный газ, рассеянная космическая пыль, кометы и др. В 1929 г. впервые на основе спект­рального анализа, количественно был определён состав солнечной ат­мосферы. В спектре солнечной атмосферы открыто более 70 элементов, среди которых абсолютно преобладают H (около 70% по массе) и He (28%). На долю остальных элементов приходится лишь 2%. Особенно мало тяжёлых элементов (после Fe).

Кларки солнечной атмосферы раcсчитывают на 10⁶ атомов Si или H. Для первых 13 элементов в 1976 г. получены следующие величины:

H - 10⁶ C - 4,2∙10² Mg - 40 S - 16

Не - 6,3∙10⁴ N - 87 Ne - 37 Ca - 2,2

O - 6,9∙10² Si - 45 Fe - 32 Ni - 1,9

Ar - 1,0

Кларки солнечной атмосферы принято рассматривать в качестве кларков космоса. В центральных частях звёзд высокие температуры соче­таются с высокими давлениями. Это определяет особые формы сущест­вования вещества. Так, в центре Солнца температура колеблется око­ло 10⁷ K, а давление достигает 10¹⁶ Па. В этих условиях вещество состоит из свободных атомных ядер и электронов, т.е., представляет собой, полностью ионизированную плазму. В центре звёзд-гигантов тем­пература достигает 10⁸ К. В целом для звёзд характерно электронно-­ядерное состояние вещества – это водородно-гелиевая плазма. Воз­можно, и нейтронное состояние с ядерной плотностью. К нейтронным звёздам относят пульсары (источники мощного пульсирующего радиоиз­лучения). Астрофизиками установлены основные процессы необратимой эволюции звёзд, конечными членами которой служат белые карлики, нейтронные звёзды и «чёрные дыры».