หน้าหลัก › บทความดาราศาสตร์ › ฟิสิกส์ดาราศาสตร์
ฟิสิกส์ดาราศาสตร์

ธาตุต่าง ๆ มาจากไหน

Where the elements come from

อัปเดตล่าสุด

ซากซูเปอร์โนวาแคสซิโอเปีย เอ สีแทนธาตุต่าง ๆ (กล้องจันทรา)
ซากซูเปอร์โนวาแคสซิโอเปีย เอ สีแทนธาตุต่าง ๆ (กล้องจันทรา)ภาพ: NASA/CXC/SAO/Rutgers/J.Hughes, Public domain (ย่อขนาดจากต้นฉบับ)

ไฮโดรเจนในน้ำที่เราดื่มเกิดในบิกแบง คาร์บอนในร่างกายเกิดในดาวฤกษ์ ทองคำในแหวนอาจเกิดจากการชนกันของดาวนิวตรอน บทความนี้ไล่ดูว่าธาตุแต่ละชนิดในตารางธาตุถูกสร้างขึ้นที่ไหนและอย่างไร

คาร์ล เซแกน กล่าวว่า "เราทำมาจากธุลีของดวงดาว" ประโยคนี้เป็นความจริงตามตัวอักษร ธาตุเกือบทุกชนิดที่หนักกว่าฮีเลียมในร่างกายเราถูกสร้างขึ้นภายในดาวฤกษ์ที่ตายไปแล้วก่อนระบบสุริยะจะเกิด

1. บิกแบง: ไฮโดรเจนและฮีเลียม

ในไม่กี่นาทีแรกหลังบิกแบง เอกภพร้อนและหนาแน่นพอให้โปรตอนกับนิวตรอนหลอมรวมกัน แต่ก็ขยายตัวและเย็นลงเร็วมาก ปฏิกิริยาจึงหยุดก่อนจะสร้างธาตุหนักได้ ผลคือไฮโดรเจนราว 75% ฮีเลียมราว 25% โดยมวล และดิวเทอเรียม ฮีเลียม-3 กับลิเทียมเล็กน้อย

2. ดาวฤกษ์ทั่วไป: ไปจนถึงคาร์บอนและออกซิเจน

ดาวฤกษ์หลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม เมื่อแกนร้อนถึงราว 100 ล้านเคลวิน ฮีเลียมสามนิวเคลียสหลอมรวมเป็นคาร์บอนผ่านกระบวนการทริปเปิลแอลฟา

3\,{}^{4}\mathrm{He} \rightarrow {}^{12}\mathrm{C} + \gamma

คาร์บอนบางส่วนจับฮีเลียมเพิ่มกลายเป็นออกซิเจน ดาวแบบดวงอาทิตย์หยุดที่ขั้นนี้ และพ่นคาร์บอน ไนโตรเจน และธาตุอื่นออกสู่อวกาศผ่านลมดาวและเนบิวลาดาวเคราะห์

3. ดาวมวลมาก: ไปจนถึงเหล็ก

ดาวที่หนักกว่าราว 8 เท่าของดวงอาทิตย์หลอมธาตุต่อไปเป็นชั้น ๆ เหมือนหัวหอม นีออน แมกนีเซียม ซิลิคอน กำมะถัน จนถึงเหล็กและนิกเกิลที่ใจกลาง ธาตุที่มีมวลอะตอมเป็นจำนวนเท่าของ 4 อย่างออกซิเจน นีออน แมกนีเซียม และซิลิคอนมีมากเป็นพิเศษ เพราะสร้างจากการจับนิวเคลียสฮีเลียมทีละตัว เหล็กมีพลังงานยึดเหนี่ยวต่ออนุภาคสูงที่สุด การหลอมเหล็กต่อจึงดูดพลังงานแทนที่จะปล่อย แกนเหล็กไม่มีแหล่งพลังงานต้านแรงโน้มถ่วงอีก และยุบตัวกลายเป็นซูเปอร์โนวา

4. ธาตุที่หนักกว่าเหล็ก: การจับนิวตรอน

นิวตรอนไม่มีประจุ จึงเข้าหานิวเคลียสได้โดยไม่ถูกผลัก นิวเคลียสที่จับนิวตรอนเพิ่มจะกลายเป็นไอโซโทปหนัก แล้วสลายบีตาเปลี่ยนนิวตรอนเป็นโปรตอน เลื่อนขึ้นไปเป็นธาตุถัดไป

5. รังสีคอสมิก: ลิเทียม เบริลเลียม และโบรอน

ธาตุเบาสามชนิดนี้ถูกทำลายในดาวฤกษ์แทนที่จะถูกสร้าง ส่วนใหญ่เกิดเมื่อรังสีคอสมิกพุ่งชนนิวเคลียสคาร์บอนและออกซิเจนในอวกาศจนแตกออกเป็นชิ้นเล็ก

ธาตุหนักสะสมมากขึ้นตามเวลา

ดาวแต่ละรุ่นคืนธาตุที่สร้างขึ้นสู่แก๊สระหว่างดาว ดาวรุ่นต่อไปจึงเกิดจากแก๊สที่มีธาตุหนักมากขึ้น นักดาราศาสตร์เรียกสัดส่วนธาตุที่หนักกว่าฮีเลียมว่าโลหภาพ ดวงอาทิตย์มีโลหภาพราว 1.4% ส่วนดาวที่แก่ที่สุดในฮาโลของทางช้างเผือกมีน้อยกว่านั้นหลายพันเท่า

เปิดในเว็บไซต์ NewTutorAstronomy ›

คำศัพท์ในบทความนี้

บทความที่เกี่ยวข้อง