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恒星核聚变到铁为止,更重元素从哪里来,为啥会有我们的世界?

这是一位网友提出的问题,引用如下:

为什么核聚变到发生铁元素时就遏制了?

恒星中发生了铁元素后,那些铁元素(因为最重)标的目的恒星中间集中,那四周的那些轻核元素可仍是在聚变反映啊,这个时辰铁元素四周依然有百亿度高温,按事理铁元素在这样的温度下还可以继续聚变啊,怎么就到铁元素为止了?

  • 这个问题里有诸多矛盾,先弄弄清晰:

恒星在自身庞大质量形当作的引力标的目的心压感化下,焦点处于高温高压状况,由此才激发了核聚变。是以恒星的核聚变是在焦点部门进行的。铁元素是大于太阳质量8倍以上的恒星,中间温度和压力更高环境下,核聚变从氢起头,一路连锁下去,颠末26个元素的核聚变生当作的,不是“恒星中发生了铁元素后,因为最重标的目的中间集中”的。

恒星焦点部门完当作了核聚变后,“周边的那些氢元素”就没有“可仍是在聚变反映啊”,“这个时辰在铁元素四周就依然有百亿温度”是不存在的,因为恒星核聚变从来也没有百亿温度,直到聚变到铁元素,最高温度也就20亿K,铁核聚变需要温度也就30亿K。

说清了这几个问题,才可以回覆为啥到了铁元素核聚变就遏制了这个问题了。

  • 铁在元素周期表中排在第26号。

此刻人类发现宇宙中存在的元素有118种,此中有92种是在大天然中发现的,26种是人造的。这些元素地球上都有,人造的元素也不是说宇宙中不存在,而是因为半衰期太短,也就是寿命太短等一些原因,在大天然中很难发现罢了。若是大天然不存在的元素,人类是无法制造出来的。

在这些元素中,铁排在第26位,属于第26号元素,这是因为它的原子核有26个质子,也就是说环绕着原子核运行的电子有26个。在铁之前,依次摆列着氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氟、氖、钠、镁、铝、硅、磷、氯、氩、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰等25个元素。

恒星按照质量大小,中间压力和温度就纷歧样,核聚变达到的水平就纷歧样。一把来说,质量达到太阳0.8%倍以上,才可以或许勉强激发中间的氢核聚变,但无法激发氦核聚变,这种小恒星叫红矮星,温度不高,慢慢燃烧,寿命长得令宇宙都不耐心,可达数万亿年;而像太阳质量上下的恒星,核聚变可以一路达到6号元素~碳,中间温度和压力就无法点燃更重元素核聚变了;只有大于太阳质量8倍以上的恒星,才可以或许一路聚变到铁。

  • 恒星核聚变的过程。

在恒星整个核聚变过程中,是依靠压力和温度才可以或许维持其不变进行的。一般来说,红矮星中间温度至少要达到1000万K以上,才可以或许点燃氢核聚变,然后核聚变过程中释放出庞大辐射能量与恒星质量标的目的心压力取得了一个均衡,这样就可以或许维持核聚变的进行,而且让恒星不变维持在本家儿序星阶段。

太阳的焦点温度达到了1500万K,更主要的是有3000亿个大气压强,就让氢核聚变比红矮星进行的更快一些,辐射压力就更大一些,辐射到太空的光和热就更强一些。当焦点部门将氢全数转化为氦之后,氢核聚变就遏制了,没有了辐射压抵御的外围物质就标的目的中间坍缩,形当作了更高压力,由此温度急剧上升到1亿K以上,这样就点燃了氦核聚变,由此一路标的目的前到碳。

碳核聚变需要10亿K温度,太阳质量摆布的恒星,引力压已经无法培养这样的温度,所以到了碳核聚变就遏制了。大于太阳质量4倍的恒星,中间温度可以达到10亿K,核聚变可以达到氧、氖、镁这一级;太阳质量8倍以上的恒星,焦点温度在后续核聚变过程中可达到30亿度,是以,就可以一路到铁。

  • 因为铁的特征,恒星焦点核聚变到铁就无法再继续。

恒星焦点核聚变一路到铁之后,已经形当作一个洋葱布局,最焦点部门是铁,环绕着铁形当作硅、氖、氧、碳、氦、氢等一层层包衣布局,外面这些核聚变还在依次进行,最终都酿成铁,铁焦点就越来越大。但这些洋葱布局的核聚变严酷限制在焦点部门,在一个庞大压力和高温中进行,不会达到概况去。

在铁之前,所有核聚变城市释放出庞大能量,由此可以或许维持自身不变的燃烧。而铁有一个的特征,就是不管是核聚变仍是核裂变,都不会放出能量,只会接收能量。傍边心核聚变到铁之后,恒星力量几乎耗损殆尽,而铁的核聚变温度需要达到60亿K,在这个只吃不吐的懒汉面前,恒星还有什么能力生当作如斯高温,并源源不竭的供给铁老迈去耗损呢?

那么怎么来撬开这个顽固的铁疙瘩呢?当然需要更大的力量,这个力量就来自恒星自己的愤慨!遏制了核聚变的焦点再也没有庞大辐射压抵御恒星庞大引力压了,外围物质就会愤慨高速标的目的中间坍缩,撞击在焦点那个铁疙瘩上。

铁疙瘩只有拼命抵当,将这些物质以撞击差不多的速度反弹开去,这种速度可以达到光速10分之一甚至2分之一,也就是每秒3~15万千米!这样天体的外壳再也承受不了内部超庞大能量的冲击了,只能炸裂开来标的目的太空释放,一个超新星就爆发了。

  • 恒星核聚变最终并非到铁为止。

超新星大爆发形当作了两个超强压力,一个是标的目的外的超庞大压力,一个是标的目的内的超庞大压力,这种压力激发出的温度达到了100亿K~1000亿K!由此,在那一刹时,一系列的热核聚变反映发生了,铁以上的所有的重元素由此降生了,是以可以认为,我们宿世界是经由过程超新星大爆炸才呈现的!

超新星大爆炸标的目的内的庞大压力就使焦点发生了一个高度致密的天体,一般认为,在发生超新星大爆发后,大于太阳质量8倍的恒星,中间会留下一颗中子星;而大于太阳质量30~40倍的恒星,中间会形当作一个黑洞。

至此,恒星的热核聚变才算完当作了。是以,我们不克不及认为恒星核聚变到铁就竣事了,恒星演化后期,经由过程超新星大爆发,核聚变依然在进行,并发生出我们认知的所有元素。若是恒星核聚变真的到铁就遏制了,就没有我们此刻认知的宿世界呈现,也不会有人类。

当然,重元素还有一个主要来历,就是中子星相撞。有人认为,宇宙中所有黄金等贵金属,都是在中子星相撞中降生的。地球情况前提是无法发生金子的,地球金子也是远古期间从天上失落下来的。由此,“天上不会失落馅饼”的说法值得商榷。

就是这样,接待会商,感激阅读。

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