Universums sammansättning – de element som är byggstenarna för varje bit av materia – är ständigt föränderlig och ständigt utvecklas, tack vare stjärnornas liv och död.

En översikt över hur dessa element bildas när stjärnor växer och exploderar och bleknar och smälter samman finns i en översiktsartikel som publicerades den 31 januari i tidskriften. Vetenskap .

"Universum gick igenom några mycket intressanta förändringar, där det periodiska systemet – det totala antalet grundämnen i universum – helt plötsligt förändrades mycket, sa Jennifer Johnson, en professor i astronomi vid Ohio State University och artikelns författare.

"Under 100 miljoner år efter Big Bang, det fanns inget annat än väte, helium och litium. Och så började vi få kol och syre och riktigt viktiga saker. Och nu, vi är typ i glansdagarna när vi fyller det periodiska systemet."

Det periodiska systemet har hjälpt människor att förstå universums element sedan 1860-talet, när en rysk kemist, Dmitri Mendeleev, insett att vissa grundämnen uppförde sig på samma sätt kemiskt, och organiserade dem i ett diagram – det periodiska systemet.

Det är kemins sätt att organisera element, hjälper forskare från grundskolan till världens bästa laboratorier att förstå hur material runt om i universum går samman.

Men, som forskare har vetat länge, det periodiska systemet är bara gjord av stjärndamm:De flesta grundämnen i det periodiska systemet, från det lättaste vätet till tyngre grundämnen som lawrencium, började i stjärnor.

Tabellen har växt i takt med att nya element har upptäckts - eller i fall av syntetiska element, har skapats i laboratorier runt om i världen – men grunderna i Mendelejevs förståelse av atomvikt och universums byggstenar har stämt.

Nukleosyntes - processen att skapa ett nytt element - började med Big Bang, för cirka 13,7 miljarder år sedan. De lättaste elementen i universum, väte och helium, var också de första, resultatet av Big Bang. Men tyngre grundämnen – nästan alla andra grundämnen i det periodiska systemet – är till stor del produkterna av stjärnors liv och död.

Johnson sa att högmassstjärnor, inklusive några i stjärnbilden Orion, ca 1, 300 ljusår från jorden, smälter samman element mycket snabbare än stjärnor med låg massa. Dessa storslagna stjärnor smälter samman väte och helium till kol, och förvandla kol till magnesium, natrium och neon. Högmassstjärnor dör genom att explodera i supernovor, släpper ut element – ​​från syre till kisel till selen – till rymden runt dem.

Mindre, stjärnor med låg massa – stjärnor ungefär lika stora som vår egen sol – smälter samman väte och helium i sina kärnor. Helium smälter sedan samman till kol. När den lilla stjärnan dör, den lämnar efter sig en vit dvärgstjärna. Vita dvärgar syntetiserar andra element när de smälter samman och exploderar. En exploderande vit dvärg kan skicka kalcium eller järn in i avgrunden som omger den. Sammanslagna neutronstjärnor kan skapa rodium eller xenon. Och eftersom, som människor, stjärnor lever och dör på olika tidsskalor – och eftersom olika grundämnen produceras när en stjärna går igenom sitt liv och död – förändras också sammansättningen av grundämnen i universum över tiden.

"En av de saker jag gillar mest med det här är hur det krävs flera olika processer för stjärnor att göra element och dessa processer är intressant fördelade över det periodiska systemet, ", sa Johnson. "När vi tänker på alla element i universum, it is interesting to think about how many stars gave their lives—and not just high-mass stars blowing up into supernovae. It's also some stars like our Sun, and older stars. It takes a nice little range of stars to give us elements."