恒星最后会都会变成铁?宇宙中比铁重的元素又是哪来的?
恒星核聚变结束会变成什么?又是什么元素构成?
恒星所拥有的可以产生核聚变的能量元素都是有限的,虽然总的来说,这样的元素聚集单位所构成的天体寿命会远远超其他星体(如行星寿命),但是也会有用完的那一天。
就像太阳, 科学家预计估算的恒星寿命就大约是100亿年,而至目前,太阳的时间大概已经走过了45.7亿年。当太阳的氢元素和氮元素以及其他化学元素消耗完毕,不再能让太阳继续"燃烧",还是会熄灭。
最后,恒星的结局基本就是成为一个只有铁元素构成的天体。 那么而其他元素这个时候去哪里了呢?宇宙其他比铁还重的元素又从哪里来?
恒星
我们对恒星的定义是什么? 简单粗暴点来讲,就是像太阳这样的天体;而要说的具体点,就是一种可以发光的等离子体。什么是"等离子体"呢?就是主要由氢元素、氮元素和其它微量元素构成的物质,在宇宙中我们称为"恒星天体"。
我们在天上看到的星星,大多数都是发光的恒星,还有部分是经过恒星的光芒照射,然后产生反射的天体。那么恒星会永远存在吗?
不,宇宙也是存在生命的,宇宙中的天体都有自己的寿命极限,最后都会走向灭亡。恒星的核聚变就是一种燃烧生命的过程。
和所有天体一样,恒星也是从宇宙大爆炸之后,空间中基本平均充斥着的(10-24克每立方厘米)星际物质慢慢形成的。
当时的空间中,温度基本还没有全部冷却下来,一些星云会在一些地方聚集起来,慢慢构成一个早期较为松散的物质,最后经过引力和物质内部的压力集中,将这个松散的物质压成一个致密的天体。
这时候,一些物质不断地聚拢、挤压,内核温度逐渐上升,最终产生热核反应。一些质量大约在0.08-150个太阳量范围的天体,热核反应基本是最适合诞生恒星的。热核反应会加剧天体之内的内部压力,进一步使这个天体的压强增大,又反过来加热内核温度,互相作用。当热核反应和天体自身动态所释放的能量之间达到热平衡地步时,那么恭喜,"恒星"就这么出现了。
上面之所以要给定一个天体形成恒星的质量范围,就是因为在这个质量范围内的物质内部压力才能达到形成恒星的要求。小了就成不了恒星,比如木星;大了同样不能成为一个恒星,反而会被自身的压力和热核反应压塌,解体成为小一些的星体。
恒星的寿命就在一次次永不停歇的核聚变中慢慢消耗,直到最后提供核聚变的能量全部消耗完毕,它就会产生天体坍缩,但是这时还有电子和中子简并压力阻碍它直接退化,暂时成为一种"白矮星"。
这个时候,坍缩的星球中虽然依旧充满等离子体物质,但是电子已经不再束缚原子,核聚变基本没有什么作用。成为白矮星,基本就是恒星坍缩后走向另一个天体存在形式在宇宙中继续留存或者灭亡的基本一步。
白矮星的结局
恒星成为白矮星之后,基本都是由碳元素和氧元素组成,它的温度还没有完全降下来,却也没有可以产生核聚变的氢元素,所以不会再有能量产生。等到白矮星的能量完全释放出去,温度也会随之降低, 可能成为黑矮星(可能是暗物质的一种)。
因为恒星的质量之差,所以 白矮星的质量也有上限(太阳质量的1.44倍)。当超过极限后,原本恒星能量消亡后的预留电子和中子就不能在熄灭的天体中达到压力平衡,就不能成为白矮星,而是成为质量只在黑洞之下的"中子星"。 中子星又有可能成为脉冲星,磁场较强的还可能成为磁星。
当然,还有部分观点认为两个中子星在巨大的压力坍缩后可能成为黑洞。所以恒星的结局可能会有几个: 白矮星、中子星、黑洞。
宇宙元素构成
总的来说, 恒星的核裂变在进行到只剩下铁原子时,核反应就基本到此为止了。
因为铁元素所构成的材料要发生化学反应,都只能是消耗能量的那一方,而没有可以向外释放能量的可能,恒星也就会停止一切裂变。
如果这个能量消耗完毕的恒星的质量足够大的话,其残余的引力作用会将自己"毁灭",也就是产生 超新星爆炸。 这个爆炸所释放的能量是相当可观的,很多原子都会从这里产生,一些比铁元素更高序列的宇宙元素也就从这里出去(锌)。
超新星爆炸后,剩下的高密度内核剧烈收缩,在一定要求范围内也就会成为上面所说到的中子星,中子星再因为合并坍缩成黑洞。 科学家认为在这一过程中 ,银元素和金元素就在这当中诞生。
所以,宇宙中比铁重的元素基本也都会在恒星坍缩中形成,其他元素也会在这一过程中成为宇宙中散布的一员。
在宇宙大爆炸时,各种基本粒子基本都在这一过程中渐渐诞生,后期经过高温压缩和低温冷却后,逐渐成为其他物质。
只是一些较重的元素形成几率都太小,所以我们现在常见的金、银之类的宇宙元素非常少见。啊!所以值钱也是有值钱的道理的,这都是宇宙中早就安排好的。
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