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        比鐵重的元素是如何形成的

        時間:2023-01-31 理論教育 版權反饋
        【摘要】:由于鐵原子核是宇宙里狀態(tài)最穩(wěn)定的原子核,因此無法通過核聚變反應釋放核能。恒星會發(fā)光是因為內(nèi)部不停地發(fā)生核聚變反應,不再發(fā)生核聚變反應,意味著恒星迎來了死亡。一直發(fā)生核聚變反應直到形成鐵元素的恒星,其質(zhì)量是太陽質(zhì)量的8倍以上。超新星爆發(fā)后,氣體物質(zhì)激烈升溫,產(chǎn)生膨脹,與原本恒星內(nèi)存在的各種各樣的原子核以及質(zhì)子、中子發(fā)生核聚變反應,合成出比鐵重的元素。
        比鐵重的元素是如何形成的_圖解宇宙之謎10

        回答:通過超新星爆發(fā)而形成。


        剛誕生之后不久的恒星,主要成分大部分是氫。隨著核聚變反應的進行,恒星中心部分按照氫→氦→碳·氧→氖·鎂→硅→鐵的順序變化。由于鐵原子核是宇宙里狀態(tài)最穩(wěn)定的原子核,因此無法通過核聚變反應釋放核能。也就是說,鐵原子核成為恒星中心部分后,恒星就不會再發(fā)生核聚變反應。恒星會發(fā)光是因為內(nèi)部不停地發(fā)生核聚變反應,不再發(fā)生核聚變反應,意味著恒星迎來了死亡。由鐵元素構成的恒星最后迎來了超新星的爆發(fā)。

        一直發(fā)生核聚變反應直到形成鐵元素的恒星,其質(zhì)量是太陽質(zhì)量的8倍以上。之后無法再次引起核聚變,那么理所當然的,中心部分會慢慢冷卻。于是中心部分劇烈地塌縮。這個時候的塌縮力非常強,恒星內(nèi)的鐵原子核(主要是鐵)被壓碎為氦原子核、質(zhì)子以及中子。在恒星內(nèi)的原子核被破壞的過程中,恒星的能量隨著許多中微子的產(chǎn)生和放射,更進一步地向外流出。恒星中心部分隨著能量的流失加速推進塌縮。

        恒星中心部分隨著塌縮形成超高密度狀態(tài)。重力隨著密度變大而變大,恒星外側層的氣體也被吸引向中心部分下落。這時氣體快速下落使得溫度升高,激烈的膨脹,引起了大爆炸,這就是超新星爆發(fā)。

        超新星爆發(fā)后,氣體物質(zhì)激烈升溫,產(chǎn)生膨脹,與原本恒星內(nèi)存在的各種各樣的原子核以及質(zhì)子、中子發(fā)生核聚變反應,合成出比鐵重的元素。特別是比鐵原子核重的原子核通過中子俘獲反應,一下子形成了比鈾還要重的元素。根據(jù)超新星爆發(fā)的觀測,原子序數(shù)98的锎被確認在此過程中合成,因此可以認為幾乎所有比鐵重的元素都是通過超新星爆發(fā)形成的。

        錢德拉X射線望遠鏡

        由錢德拉X射線天文臺觀測到的,銀河系中心附近距今約140億年前超新星爆發(fā)的殘骸

        (出處:NASA)

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