Химический состав
В химическом составе Вселенной преобладают водород и гелий, образовавшиеся в результате Большого взрыва. Остальные 90 или около того химических элементов образуются в звездах и составляют лишь несколько процентов от общей массы. Астрономы называют эти элементы (все, кроме водорода и гелия) металлами, хотя сюда входят такие элементы, как углерод и кислород, которые не считаются металлами в обычном смысле.
Обилие металлов по отношению к водороду известно как металличность. В то время как водород и гелий встречаются в большом количестве по всей Вселенной, металличность варьируется в зависимости от истории звездообразования в регионе. Химический состав Солнца дает нам некоторое представление о химическом составе солнечной окрестности:
Химический состав Солнца
Водород — 73%
Гелий — 25%
Кислород — 0.80%
Углерод — 0.36%
Железо — 0.16%
Неон — 0.12%
Азот — 0.09%
Кремний — 0.07%
Магний — 0.05%
Сера — 0.04%
Другие элементы — 0.04%
Это указывает на то, что металлы составляют всего около 2% массы Солнца.
Самая высокая металличность обнаружена в центрах галактик. Например, вблизи центра Млечного Пути наблюдались звезды с металличностью, в три раза превышающей солнечную. Тем не менее есть также звезды, имеющие только 1/10 000 солнечной металличности. Эти звезды образовались в начале истории галактики, до того, как межзвездная среда (и последующие поколения звезд) стала обогащаться металлами под действием других звезд.
Хотя содержание металлов в звездах никогда не превышает нескольких процентов по массе, оно оказывает значительное влияние на их звездную эволюцию. Звезды, богатые металлами, холоднее, крупнее и живут дольше, чем бедные металлами звезды той же массы. Металличность звезды существенно влияет как на продолжительность времени, затраченного на главную последовательность, так и на детали эволюции после главной последовательности.
Чтобы полностью описать химический состав звезд (или галактик), также необходимо определить коэффициенты плотности. Они соотносят относительные содержания металлов друг с другом (например, соотношение содержания магния к железу или углерода к кислороду). Астрономы используют эти коэффициенты распространенности, чтобы измерить, как долго рассматриваемый объект формировал звезды.
И металличность, и отношения содержаний обычно выражаются в терминах значений для Солнца и обычно в логарифмической шкале.