Trong vũ trụ, nguyên tố gì chiếm tỷ lệ cao nhất?

Theo thuyết Big Bang, Các thiên hà và ngôi sao đều gần như có cùng một thành phần không đổi: khoảng một phần tư helium cho ba phần tư hydrogen tính theo khối lượng. Ngược lại, thành phần các nguyên tố nặng hơn helium thì thay đổi rất nhiều. Tỷ lệ giữa hydrogen và helium không đổi không phải là kết quả của sự ngẫu nhiên mà nói lên cho chúng ta nguồn gốc chung của chúng.

Từ năm 1939 người ta đã biết rằng các nguyên tố nặng hơn hydrogen có thể được chế tạo trong các lò khổng lồ vũ trụ là các ngôi sao. Nhưng hydrogen và phần lớn helium phải là những nguyên tố đầu tiên hiện diện ngay thời kỳ đầu tiên lúc mới thành lập sao. Số lượng tương đối của chúng sẽ được xác định ngay lúc đó và sẽ không tùy thuộc sự tiến hóa các vì sao hay các thiên hà cho đến hàng tỉ năm sau, là nguyên do cho sự thay đổi đáng kể các nguyên tố nặng. Các khoa học gia ra sức tính toán một cách cuồng nhiệt và kết quả rõ ràng: những tính toán của họ chứng tỏ rằng khoảng 3 phút đầu tiên sau sự bùng nổ đầu tiên, một phần tư của khối lượng vũ trụ là helium, và ba phần tư còn lại là hydrogen. Đúng y như thành phần hóa học các ngôi sao và thiên hà! Thuyết Big Bang cũng giải thích rõ ràng những hiện tượng khác nhau và xa xôi xảy ra trong ba phút đầu tiên về sự tạo thành hydrogen và helium cũng như ba trăm ngàn năm sau đó về sự sản xuất bức xạ hóa thạch. Thuyết này ngày càng khẳng định là thuyết hay nhất trên thị trường dùng để diễn tả vũ trụ

Nói rõ hơn 1 chút về điều này:
Các quan sát về vũ trụ hiện nay cho thấy nó là một không-thời gian phẳng (trên thang vĩ mô) chứa mật độ năng lượng-khối lượng 9,9 × 10(-30) gam trên xentimét khối. Trong đó có 73% năng lượng tối (suy từ hình dạng không thời gian), 23% vật chất tối (suy từ quỹ đạo cả các thiên hà và đo đạc về lỗ đen) và 4% các nguyên tố hóa học (suy từ quan sát các thiên thể phát ra ánh sáng hay bức xạ điện từ). Bản chất của vật chất tối và năng lượng tối vẫn chưa được hiểu kỹ.

Trong thời kỳ đầu của Vụ Nổ Lớn, vật chất thông thường và phản vật chất cùng được sinh ra với khối lượng bằng nhau. Tuy nhiên, do vi phạm đối xứng CP, lượng vật chất thông thường dần chiếm tỷ lệ cao hơn. Phần vật chất và phản vật chất còn lại tự hủy cặp với nhau để sinh ra photon, và vũ trụ còn lại lượng vật chất thông thường dư thừa như ngày nay.

Trước khi những sao đầu tiên hình thành, thành phần hóa học của vũ trụ chứa chủ yếu hydro (75% khối lượng tổng cộng), và một phần helium-4 (4He) (24% khối lượng tổng cộng) cùng với một chút các nguyên tố hóa học còn lại. Một lượng nhỏ là đồng vị đơtơri, 3He và liti (7Li). Sau đó, qua các thế hệ sao sinh ra và chết đi, không gian giữa các sao được bổ sung thêm các sản phẩm của các phản ứng nhiệt hạch, thường được phóng ra bởi các vụ nổ của siêu tân tinh, gió sao...

Vụ Nổ Lớn còn để lại là một lượng lớn các photon (ở dạng bức xạ nền đã quan sát được) và neutrino. Nhiệt độ của bức xạ nền giảm đều đặn khi vũ trụ nở ra, và nay xuống còn 2,725 K, ứng với cực đại bức xạ ở sóng vi ba. Mật độ của nền neutrino ngày nay vào khoảng 150 hạt trên xentimét khối.

Vậy, từ khi xảy ra Vụ nổ Lớn cho tới sau này, thì tỷ lệ khối lượng Hydro vẫn cao nhất (75% khối lượng các nguyên tố) và sau đó là Heli (24%)

Share this

Related Posts

Previous
Next Post »