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比铁重的元素是如何形成的

时间:2023-01-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于铁原子核是宇宙里状态最稳定的原子核,因此无法通过核聚变反应释放核能。恒星会发光是因为内部不停地发生核聚变反应,不再发生核聚变反应,意味着恒星迎来了死亡。一直发生核聚变反应直到形成铁元素的恒星,其质量是太阳质量的8倍以上。超新星爆发后,气体物质激烈升温,产生膨胀,与原本恒星内存在的各种各样的原子核以及质子、中子发生核聚变反应,合成出比铁重的元素。
比铁重的元素是如何形成的_图解宇宙之谜10

回答:通过超新星爆发而形成。


刚诞生之后不久的恒星,主要成分大部分是氢。随着核聚变反应的进行,恒星中心部分按照氢→氦→碳·氧→氖·镁→硅→铁的顺序变化。由于铁原子核是宇宙里状态最稳定的原子核,因此无法通过核聚变反应释放核能。也就是说,铁原子核成为恒星中心部分后,恒星就不会再发生核聚变反应。恒星会发光是因为内部不停地发生核聚变反应,不再发生核聚变反应,意味着恒星迎来了死亡。由铁元素构成的恒星最后迎来了超新星的爆发。

一直发生核聚变反应直到形成铁元素的恒星,其质量是太阳质量的8倍以上。之后无法再次引起核聚变,那么理所当然的,中心部分会慢慢冷却。于是中心部分剧烈地塌缩。这个时候的塌缩力非常强,恒星内的铁原子核(主要是铁)被压碎为氦原子核、质子以及中子。在恒星内的原子核被破坏的过程中,恒星的能量随着许多中微子的产生和放射,更进一步地向外流出。恒星中心部分随着能量的流失加速推进塌缩。

恒星中心部分随着塌缩形成超高密度状态。重力随着密度变大而变大,恒星外侧层的气体也被吸引向中心部分下落。这时气体快速下落使得温度升高,激烈的膨胀,引起了大爆炸,这就是超新星爆发。

超新星爆发后,气体物质激烈升温,产生膨胀,与原本恒星内存在的各种各样的原子核以及质子、中子发生核聚变反应,合成出比铁重的元素。特别是比铁原子核重的原子核通过中子俘获反应,一下子形成了比铀还要重的元素。根据超新星爆发的观测,原子序数98的锎被确认在此过程中合成,因此可以认为几乎所有比铁重的元素都是通过超新星爆发形成的。

钱德拉X射线望远镜

由钱德拉X射线天文台观测到的,银河系中心附近距今约140亿年前超新星爆发的残骸

(出处:NASA)

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