Složení vesmíru se neustále mění a vyvíjí

"Vesmír prošel několika velmi zajímavými změnami, kdy se najednou periodická tabulka – celkový počet prvků ve vesmíru – hodně změnila," říká Jennifer Johnsonová z Ohijské státní univerzity. “Po sto miliónů let od Velkého třesku zde nebylo nic  než vodík, helium a lithium. A pak začal přibývat uhlík, kyslík a opravdu důležité věci. A nyní žijeme v zářných časech zaplněné periodické tabulky, “ dodává Johnsonová. 

Ale jak už vědci dlouho ví, periodická tabulka je jednoduše vyrobena z hvězdného prachu: většina prvků, od nejlehčího vodíku po těžší prvky, jako je lawrencium, má svůj původ ve hvězdách.

Jednak dochází v nitru hvězd k nukleosyntéze (tj. k výstavbě složitějších prvků z vodíku), jednak probíhají procesy opačné, tj. rozpad těžších prvků na jednodušší. 

Nukleosyntéza odstartovala hned s Velkým třeskem asi před 13,7 miliardami let. Vznikly první dva prvky, vodík a helium, které jsou nejlehčími prvky ve vesmíru. Od té doby se tvoří další prvky ve hvězdných nitrech a při výbuších hvězd (nov a supernov). 

Hvězdy s vysokou hmotností, včetně některých v souhvězdí Orion, vzdálených asi 1300 světelných let od Země, spojují prvky mnohem rychleji než hvězdy s nízkou hmotností. Tyto grandiózní hvězdy fúzují vodík a helium na uhlík a mění uhlík na hořčík, sodík a neon. Hvězdy s vysokou hmotností umírají v podobě výbuchu supernovy a uvolňují do prostoru kolem sebe prvky – od kyslíku přes křemík až po selen.

Menší hvězdy s nízkou hmotností – hvězdy o velikosti našeho Slunce – vážou vodík a helium ve svých jádrech. Toto hélium se poté spojí s uhlíkem. Když malá hvězda zemře, zanechá za sebou bílou trpasličí hvězdu. Bílí trpaslíci syntetizují další prvky, když se sloučí a explodují. 

Materiál bývalé hvězdy tak obohatí vesmír o nové prvky, ze kterých mohou vznikat i planety a živé organismy. A protože hvězdy, stejně jako lidé, žijí a umírají v různých časových měřítcích – a protože se vytvářejí různé prvky, když hvězda prochází svým životem a smrtí – v průběhu času se také mění složení prvků ve vesmíru.

"Jedna z věcí, která se mi na tom nejvíc líbí, je to, kolika různými procesy hvězda projde, než vzniknou nové prvky. Tyto procesy se zajímavě odráží v periodické tabulce," poznamenala vědkyně.  "Když přemýšlíme o všech prvcích ve vesmíru, je dobré si uvědomit, kolika hvězdám za ně vděčíme.” 

Slunce jako vzor

Chemické složení Slunce odpovídá přibližně chemickému složení ostatního vesmíru. Nejhojnějším prvkem je vodík (téměř 80 % všech atomů), následuje helium (téměř 20 %). Všechny ostatní prvky dohromady představují jen asi 2 % počtu atomů ve vesmíru („kosmická špína“). Obecně lze říci, že prvek se vyskytuje tím častěji, čím menší je jeho protonové číslo. Výjimku z této obecné tendence tvoří jednak lithium, berylium a bor a jednak skupina velmi stálých prvků, které jsou v periodické soustavě prvků u železa (železo, nikl, kobalt aj.). Prvky se sudým protonovým číslem se vyskytují častěji než prvky s protonovým číslem lichým.