Kronika Vesmíru (3) – vznik lehkých prvků

Představ si vesmír jen pár minut po Velkém třesku. Ještě pořád je extrémně horký, ale už se dostatečně ochladil na to, aby se v něm mohly začít tvořit první atomová jádra.

Tato fáze se nazývá Big Bang nucleosynthesis a trvá přibližně od 10 sekund do 20 minut po počátku vesmíru.

Co se v té době děje

Vesmír je v tomto okamžiku ještě příliš horký na to, aby vznikly celé atomy. Elektrony jsou příliš energetické, aby se navázaly na jádra. Ale protony a neutrony už existují a začínají se spojovat.

Nejdříve vzniká deuterium – těžký vodík, který obsahuje jeden proton a jeden neutron. Jakmile se deuterium objeví, rychle se z něj tvoří helium-4 (dva protony + dva neutrony). Vzniká také stopové množství helia-3 a lithia-7.

Tento proces probíhá velmi rychle. Během pouhých 20 minut je v podstatě hotovo.

Co vzniklo a v jakém poměru

Výsledek této fáze je dodnes mimořádně přesný:

• Vodík (H-1): přibližně 75 % veškeré běžné hmoty ve vesmíru
• Helium-4: přibližně 25 %
• Deuterium, helium-3 a lithium-7: jen stopová množství (v řádech miliontin až miliardtin procenta)

Tyto poměry jsou jedním z nejsilnějších důkazů Velkého třesku. Astronomové je měří v nejstarších hvězdách a v plynných oblacích a shodují se s teoretickými výpočty s velkou přesností.

Proč nevznikly těžší prvky

Mnoho lidí se ptá: Proč se v této fázi nevytvořily uhlík, kyslík nebo železo?

Odpověď je jednoduchá – vesmír se ochladil příliš rychle. Během několika minut teplota klesla natolik, že už nebylo dost energie na další jaderné reakce. Těžší prvky mohou vznikat až mnohem později uvnitř hvězd a při explozích supernov.

Význam pro náš příběh

Právě v těchto prvních 20 minutách vznikla většina vodíku a helia, ze kterých se později složí první hvězdy, galaxie a nakonec i naše Slunce a Země. Bez tohoto raného „vaření“ lehkých prvků by vesmír vypadal úplně jinak.

Tímto okamžikem končí éra, kdy vesmír tvořila hlavně energie a volné částice. Začíná se formovat hmota v podobě, kterou známe.

Další velký krok přijde až za 380 000 let, kdy se vesmír ochladí natolik, že se elektrony budou moci navázat na jádra a vzniknou první skutečné atomy.