우주는 왜 수소와 헬륨이 많이 존재하는 건가요?

Question

현재의 우주론에 따르면 빅뱅으로 생겨날 수 있는 원소는 수소와 헬륨 뿐이었다고 합니다.

유튜브 영상에서 본건데 왜 수소와 헬륨이 주를 이루는 걸까요?

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

수소와 헬륨은 원자 중 질량이 가장 작은 대표적인 원자입니다.

초기 우주에서 우주가 팽창하며 원자핵이 만들어지고 수소와 같은 원자가 만들어지는 과정에서 가장 쉽고 빠르게 만들어질 수 있는 원자가 수소와 헬륨이기 때문이죠.

우주가 식으며 쿼크가 결합되어 원자핵이 형성되고 원자핵은 전자를 끌어들여 수소를 만듭니다. 만들어진 수소는 안정적이기 때문에 더 이상 다른 원소가 되진 않죠. 또한, 여전히 우주가 뜨거울 때 원자핵과 전자가 전기력으로 결합되지 못하고 자유롭게 존재할 때, 불안정한 원자핵과 다른 원자핵이 붙어 헬륨 원자핵을 만드는 경우도 존재하게 됩니다. 이 상태에서 우주가 식으며 전자를 끌어들여 헬륨을 만들 수 있죠. 물론 더 큰 원자핵을 형성할 수 있지만 수소핵이나 헬륨핵을 형성하는 것보다 희박하기 때문에 초기 우주에는 수소와 헬륨이 주를 이루어 만들어졌으며, 현재까지 안정적인 상태로 이어온 것입니다. 물론 수소나 헬륨 가스가 뭉쳐 항성이나 행성을 구성하며 더 무거운 원자로도 진화하긴 하였습니다. 하지만 우주의 대부분의 구성 요소는 수소와 헬륨이 되겠습니다. 또한 참고로 암흑물질이나 암흑에너지는 눈으로 보이는 물질(수소, 헬륨)보다 더욱 많은 양을 차지하고 있다고 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

우주가 탄생한 지 약 138억 년 전, 우주에는 수소와 헬륨만 존재했습니다. 이는 우주의 탄생과 함께 일어난 빅뱅 과정에서 생성된 것입니다. 빅뱅 과정에서 우주는 엄청난 열과 압력으로 가득 차 있었는데, 이때 수소와 헬륨의 원자가 생성되었습니다. 수소와 헬륨은 우주에서 가장 가벼운 원소로, 빅뱅 직후 우주에 존재했던 원소의 대부분을 차지했습니다. 이후 우주가 팽창하면서 우주에 존재하는 원소의 양은 점차 감소했지만, 수소와 헬륨은 여전히 우주에서 가장 많이 존재하는 원소로 남아 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

빅뱅 이후에는 별과 강한 중력장의 영향으로 인해 수소와 헬륨이 더욱 많이 형성되었습니다. 별은 수소와 헬륨을 핵융합 반응을 통해 에너지로 변환하면서 더 무거운 원소를 생성합니다. 이러한 핵융합 반응은 수소와 헬륨의 비율을 더욱 증가시킵니다.

Answer 4

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.

우주의 기원과 관련된건으로 이는 신의 영역이라고 봅니다. 우주의 최초생성 밎 과정은 그 누구도. 알수 없으니까요.