Первый внегалактический молекулярный кислород нашелся в ближайшем квазаре
J. Wang et al. / Astrophysical Journal, 2020
Ученым удалось впервые получить надежные свидетельства наличия молекулярного кислорода O2 за пределами Млечного Пути. Редкую в космосе форму вещества обнаружили в активной галактике Маркарян 231, где находится ближайший к Земле квазар. Наблюдения излучения O2 могут стать новым методом изучения мощных галактических ветров, пишут авторы в Astrophysical Journal.
Кислород — это третий по распространенности во Вселенной элемент после водорода и гелия. В процессе первичного нуклеосинтеза его практически не образовывалась, но он в больших количествах накапливается в недрах звезд, а после завершения их жизни может попадать в межзвездную среду.
Линии атомарного кислорода хорошо известны в спектрах многих астрономических объектов. Также во Вселенной в обильных количествах встречается угарный газ CO, который оказывается второй по распространенности молекулой в межзвездной среде после водорода. Тем не менее, молекулярный кислород в космосе практически не наблюдается.
Так происходит из-за высокой химической активности данного элемента, благодаря которой он быстро реагирует с другими веществами. В то же время для появления молекул среда должна быть достаточно плотной, где реакции с высокой вероятностью произойдут. Более того, многие соединения кислорода, такие как вода, намерзают на составляющих межзвездную пыль твердых частицах, в результате чего они перестают эффективно излучать в спектральных линиях.
Одно из немногих мест вне Солнечной системы, где найден молекулярный кислород, — туманность Ориона, плотная область звездообразования. Однако оценки его содержания как минимум в сто раз не дотягивают до теоретических химических моделей полностью газообразных сред. Считается, что там вещество возникло в результате воздействия порожденной молодыми звездами ударной волны.
Цзюньчжи Ван (Junzhi Wang) из Китайской академии наук и его коллеги из Великобритании, Китая и США впервые нашли надежные свидетельства существования молекулярного кислорода за пределами Млечного Пути — в активной галактике Маркарян 231. Авторы обнаружили с высокой достоверностью линию излучения вещества на частоте 118,75 гигагерц (2,52 миллиметра) в лабораторной системе отсчета.
Маркарян 231 относится к классу сейфертовских галактик, а ее ядро представляет собой квазар, причем самый близкий к Земле — расстояние до него составляет 167 мегапарсек (красное смещение z = 0,04217). Эта галактика также очень активно производит новые звезды, примерно в сто раз интенсивнее Млечного Пути, а суммарная масса истечений достигает 700 масс Солнца в год.
По уширению линии астрономы определили скорость движения вещества, которая оказалась около 450 километров в секунду. Излучение наблюдается на расстоянии примерно в десять килопарсек от центра галактики, но внутри ее диска, где могут формироваться новые светила.
Ученые предполагают, что процессы в изученной галактике могут быть похожи на ситуацию в туманности Ориона на больших масштабах. В таком случае быстрые потоки вещества из активного ядра и ударные волны внутри них не позволяют кислороду и его соединениям осесть на пылинках, возвращая их в газовую фазу.
Авторы заключают, что излучение молекулярного кислорода может стать основой нового метода изучения истечений из активных ядер галактик. По исследованиям линий угарного газа известно, что такие потоки содержат большие количества молекул, но свечение самого CO может возникать и в других компонентах галактики, а излучением молекулярного кислорода от облаков в диске можно пренебречь.
Ранее астрономы заполнили пробел в эволюции галактик «холодными квазарами», обнаружили шестикратное изображение квазара в гравитационной линзе и зафиксировали превышение разрешенного уровня яркости у первого открытого квазара.
Источник
Топ-10: самые распространенные химические элементы во всей Вселенной
Все мы знаем, что водород наполняет нашу Вселенную на 75%. Но знаете ли вы, какие еще есть химические элементы, не менее важные для нашего существования и играющие значительную роль для жизни людей, животных, растений и всей нашей Земли? Элементы из этого рейтинга формируют всю нашу Вселенную!
10. Сера (распространенность относительно кремния – 0.38)
Этот химический элемент в таблице Менделеева значится под символом S и характеризуется атомным номером 16. Сера очень распространена в природе.
9. Железо (распространенность относительно кремния – 0.6)
Обозначается символом Fe, атомный номер – 26. Железо очень часто встречается в природе, особенно важную роль оно играет в формировании внутренней и внешней оболочки ядра Земли.
8. Магний (распространенность относительно кремния – 0.91)
В таблице Менделеева магний можно найти под символом Mg, и его атомный номер – 12. Что самое удивительное в этом химическом элементе, так это то, что он чаще всего выделяется при взрыве звезд в процессе их преобразования в сверхновые тела.
7. Кремний (распространенность относительно кремния – 1)
Обозначается как Si. Атомный номер кремния – 14. Этот серо-голубой металлоид очень редко встречается в земной коре в чистом виде, но довольно распространен в составе других веществ. Например, его можно обнаружить даже в растениях.
6. Углерод (распространенность относительно кремния – 3.5)
Углерод в таблице химических элементов Менделеева значится под символом С, его атомный номер – 6. Самой знаменитой аллотропной модификацией углерода являются одни из самых желанных драгоценных камней в мире – алмазы. Углерод активно применяют и в других в промышленных целях более будничного назначения.
5. Азот (распространенность относительно кремния – 6.6)
Символ N, атомный номер 7. Впервые открытый шотландским врачом Дэниелом Рутерфордом (Daniel Rutherford), азот чаще всего встречается в форме азотной кислоты и нитратов.
4. Неон (распространенность относительно кремния – 8.6)
Обозначается символом Ne, атомный номер — 10. Не секрет, что именно этот химический элемент ассоциируется с красивым свечением.
3. Кислород (распространенность относительно кремния – 22)
Химический элемент под символом О и с атомным номером 8, кислород незаменим для нашего существования! Но это не значит, что он присутствует только на Земле и служит только для человеческих легких. Вселенная полна сюрпризов.
2. Гелий (распространенность относительно кремния – 3.100)
Символ гелия – He, атомный номер – 2. Он бесцветен, не имеет запаха и вкуса, не ядовит, и его точка кипения – самая низкая среди всех химических элементов. А еще благодаря ему шарики взмывают ввысь!
1. Водород (распространенность относительно кремния – 40.000)
Истинный номер один в нашем списке, водород находится в таблице Менделеева под символом Н и обладает атомным номером 1. Это самый легкий химический элемент периодической таблицы и самый распространенный элемент во всей изученной человеком Вселенной.
Источник
Кислород существовал во Вселенной почти с ее рождения, выяснили ученые
МОСКВА, 17 июн – РИА Новости. Наблюдения за одной из древнейших галактик показали, что кислород появился во Вселенной практически через мгновения после ее рождения, что увеличивает наши шансы на обнаружение внеземного разума и жизни, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Science.
«Полученные нами результаты показывают, что эта галактика содержит в себе примерно десятую долю кислорода, который содержится в нашем Солнце. Подобное небольшое количество объясняется тем, что Вселенная была молодой, и за время ее существования успело родиться и умереть относительно небольшое число поколений звезд», — заявил Наоки Йосида (Naoki Yoshida) из университета Токио (Япония).
Йосида и его коллеги совершили это открытие, наблюдая за галактиками, существовавшими во время так называемой эпохи реионизации – одного из первых периодов жизни Вселенной, когда она постепенно становилась прозрачной благодаря тому, что свет ее первых звезд разрушал молекулы нейтрального водорода и превращал их в ионы.
Подобные галактики находятся так далеко от нас (на расстоянии в 13,1-13,4 миллиарда световых лет), что наблюдения за ними возможны только при помощи самых мощных телескопов, таких как орбитальная обсерватория «Хаббл» и наземный микроволновый телескоп-интерферометр ALMA.
Используя эти телескопы, команда Йосиды обнаружила необычную галактику — SXDF-NB1006-2, которую мы видим в том состоянии, в каком она находилась примерно через 700 миллионов лет после Большого взрыва, в самом конце эпохи реионизации. Ее необычность заключалась в ее уникальном «зеленом» спектре, указывающем на присутствие одного из важнейших элементов жизни – кислорода.
Источник
Самый распространённый элемент во вселенной
Безусловно, что в нашем понимании вселенная это нечто единое целое. Но имеющее свою структуру и состав. Сюда относятся все небесные тела и объекты, материя, энергия, газ, пыль и многое другое. Все это образовалось и существует, независимо от того, видим ли мы это или ощущаем.
Учёные давно рассматривают такие вопросы: Что же образовало такую вселенную? И какие элементы её наполняют?
Сегодня мы поговорим о том, какой элемент самый распространённый во вселенной.
Водород
Оказывается этот химический элемент самый лёгкий в мире. Кроме тго, его одноатомная форма составляет примерно 87% всего состава вселенной. Помимо того, он содержится в большинстве молекулярных соединений. Даже в воде, или, к примеру, он является частью органических веществ. Вдобавок водород выступает особенно важной составляющей частью кислотно-основных реакций.
Кроме того, элемент растворим в большинстве металлах. Что интересно, водород не обладает запахом, цветом и вкусом.
В процессе изучения, учёные называли водород горючим газом.
Как только не определяли его. В своё время он носил имя рождающий воду, а затем водотворное вещество.
Лишь в 1824 году ему присвоили название водород.
Во вселенной водород входит в состав 88,6% всех атомов. Остальное в большем количестве составляет гелий. И лишь малая часть это прочие элементы.
Следственно, звёзды и другие газы имеют в своём составе в основном водород.
Кстати, опять же он имеется и в звёздных температурах. Однако в виде плазмы. А в космическом пространстве он представлен в виде молекул, атомов и ионов. Интересно, что водород способен формировать молекулярные облака.
Характеристика водорода
Водород уникальный элемент, так как не имеет нейтрон. Он содержит лишь один протон и электрон.
Как указывалось, это самый лёгкий газ. Важно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость. На это не влияет даже температура.
Теплопроводность водорода одна из высоких среди всех газов.
Помимо всего прочего, он хорошо растворим в металлах, что влияет на его способность диффундировать через них. Иногда процесс приводит к разрушению. К примеру, взаимодействие водорода и углерода. В этом случае происходит декарбонизация.
Появление водорода
Возник во вселенной после Большого взрыва. Как и все химические элементы. По теории, в первые микросекунды после взрыва температура вселенной была выше 100 млрд градусов. Что образовало связь трёх кварков. В свою очередь, эта взаимодействие создало протон. Таким образом, возникло ядро атома водорода. В процессе расширения температура упала, и кварки образовали протоны и нейтроны. Так, на самом деле, возник водород.
Гелий
В промежутке от 1 до 100 секунд после образования вселенной часть протонов и нейтронов соединилась. Тем самым образовав другой элемент-гелий.
В дальнейшем расширение пространства и как следствие снижение температуры приостановило соединительные реакции. Что важно, они вновь запустились внутри звёзд. Так образовались атомы других химических элементов.
В результате получается, что водород и гелий являются основными двигателями образования остальных элементов.
Гелий вообще является вторым по распространённости элементом во вселенной. Его доля составляет 11,3% всего космического пространства.
Свойства гелия
Он, так же как и водород, не имеет запаха, цвета и вкуса. Вдобавок, это второй по лёгкости газ. Но его температура кипения самая низкая из всех известных.
Гелий — это инертный, нетоксичный и одноатомный газ. Теплопроводность его высокая. По этой характеристике он вновь стоит на втором месте после водорода.
Добыча гелия осуществляется методом разделения при низкой температуре.
Интересно, что раньше гелий считали металлом. Но в процессе изучения определили, что это газ. При том, основной в составе вселенной.
Все элементы на Земле, за исключением водорода и гелия, породила миллиарды лет назад алхимия звезд, часть которых является ныне неприметными белыми карликами где-то на другой стороне Млечного Пути. Азот наших ДНК, кальций наших зубов, железо нашей крови, углерод наших яблочных пирогов созданы в недрах сжимающихся звезд.
Применение элементов
Человечество научилось добывать и применять с пользой для себя химические элементы. Так водород и гелий применяют во многих сферах деятельности. Например в:
- пищевой промышленности;
- металлургии;
- химической промышленности;
- нефтепереработке;
- производстве электроники;
- косметической промышленности;
- геологии;
- даже в военной сфере и др.
Как видно, эти элементы играют важную роль в жизни вселенной. Очевидно, само наше существование напрямую зависит от них. Мы знаем, что ежеминутно происходит рост и движение вселенной . И несмотря на то, что они по отдельности небольшие, все вокруг основано из этих элементов.
Поистине, водород и гелий, также как другие химические элементы, уникальны и удивительны. Пожалуй с этим невозможно поспорить.
Источник