Abondance des éléments de l’univers

La composition en éléments de l’univers est calculée en analysant la lumière qui est émise et absorbée par les étoiles, les nuages interstellaires, les quasars et d’autres objets. Le télescope Hubble a considérablement élargi notre compréhension de la composition des galaxies et du gaz dans l’espace intergalactique qui les sépare. On pense qu’environ 75 % de l’univers est constitué d’énergie et de matière sombres, qui sont différentes des atomes et des molécules qui composent le monde quotidien qui nous entoure. Ainsi, la composition de la plus grande partie de l’univers est loin d’être comprise. Cependant, les mesures spectrales des étoiles, des nuages de poussière et des galaxies nous renseignent sur la composition élémentaire de la partie qui est constituée de matière normale.

Les éléments les plus abondants dans la Voie lactée

Il s’agit d’un tableau des éléments de la Voie lactée, dont la composition est similaire à celle des autres galaxies de l’univers. N’oubliez pas que les éléments représentent la matière telle que nous la comprenons. Une grande partie de la galaxie est constituée d’autre chose !

Élément
Numéro de l’élément
Fraction en masse (ppm)

hydrogène
1
739,000

hélium
2
240,000

oxygen
8
10,400

carbone
6
4,600

néon
10
1,340

fer
26
1,090

azote
7
960

silicium
14
650

magnésium
12
580

soufre
16
440

L’élément le plus abondant dans l’univers

À l’heure actuelle, l’élément le plus abondant dans l’univers est l’hydrogène. Dans les étoiles, l’hydrogène se transforme en hélium. Finalement, les étoiles massives (environ 8 fois plus massives que notre Soleil) passent par leur réserve d’hydrogène. Ensuite, le noyau d’hélium se contracte, fournissant une pression suffisante pour fusionner deux noyaux d’hélium en carbone. Le carbone fusionne en oxygène, qui fusionne en silicium et en soufre. Le silicium se transforme en fer. L’étoile manque de carburant et devient une supernova, libérant ces éléments dans l’espace.

Ainsi, si l’hélium se transforme en carbone, vous vous demandez peut-être pourquoi l’oxygène est le troisième élément le plus abondant et non le carbone. La réponse est que les étoiles dans l’univers aujourd’hui ne sont pas des étoiles de première génération ! Lorsque des étoiles plus récentes se forment, elles contiennent déjà plus que de l’hydrogène. Cette fois-ci, les étoiles fusionnent l’hydrogène selon ce que l’on appelle le cycle C-N-O (où C est le carbone, N est l’azote et O est l’oxygène). Le carbone et l’hélium peuvent fusionner pour former de l’oxygène. Cela se produit non seulement dans les étoiles massives, mais aussi dans les étoiles comme le Soleil, lorsqu’il entre dans sa phase de géante rouge. Le carbone est vraiment en retard lorsqu’une supernova de type II se produit, car ces étoiles subissent une fusion du carbone en oxygène avec un achèvement presque parfait !

Comment l’abondance des éléments va changer dans l’univers

Nous ne serons pas là pour le voir, mais lorsque l’univers sera des milliers ou des millions de fois plus vieux qu’aujourd’hui, l’hélium pourrait dépasser l’hydrogène comme élément le plus abondant (ou non, s’il reste suffisamment d’hydrogène dans l’espace pour que les autres atomes puissent fusionner). Après un laps de temps beaucoup plus long, il est possible que l’oxygène et le carbone deviennent les premier et deuxième éléments les plus abondants !

Composition de l’univers

Donc, si la matière élémentaire ordinaire ne représente pas la majeure partie de l’univers, à quoi ressemble sa composition ? Les scientifiques débattent de ce sujet et révisent les pourcentages lorsque de nouvelles données sont disponibles. Pour l’instant, la composition de la matière et de l’énergie est supposée être :

• 73 % Énergie noire: La plus grande partie de l’univers semble consister en quelque chose dont nous ne savons presque rien. L’énergie sombre n’a probablement pas de masse, mais la matière et l’énergie sont liées.
• 22% de matière noire: La matière noire est une chose qui n’émet pas de radiation dans aucune longueur d’onde du spectre. Les scientifiques ne savent pas exactement ce qu’est la matière noire. Elle n’a pas été observée ou créée dans un laboratoire. Pour l’instant, le mieux est de penser qu’il s’agit de la matière noire froide, une substance composée de particules comparables aux neutrinos, mais beaucoup plus massive.
• 4 % Gaz: La plupart des gaz de l’univers sont de l’hydrogène et de l’hélium, que l’on trouve entre les étoiles (gaz interstellaire). Le gaz ordinaire n’émet pas de lumière, bien qu’il la disperse. Les gaz ionisés brillent, mais pas assez pour rivaliser avec la lumière des étoiles. Les astronomes utilisent les infrarouges, les rayons X et les radiotélescopes pour obtenir des images de cette matière.
• 0,04% d’étoiles: Aux yeux de l’homme, il semble que l’univers soit rempli d’étoiles. Il est étonnant de constater qu’elles représentent un si petit pourcentage de notre réalité.
• 0,3% Neutrinos: Les neutrinos sont de minuscules particules électriquement neutres qui se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière.
• 0,03% d’éléments lourds: Seule une infime partie de l’univers est constituée d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium. Avec le temps, ce pourcentage va augmenter.