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像太阳这样的恒星在燃烧完全结束后的残骸是怎么样的?是金属球吗?
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发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
也不是说没有形成其他元素,只是因为其他元素不稳定,会裂变回到氦元素。即便到了现在,宇宙中可见物质当中,氢元素和氦元素的占比都高达99%以上。
而我们要知道的是我们的体内还有许多其他不同的粒子,那他们是咋来的呢?
恒星:元素炼丹炉
大概在宇宙大爆炸之后的2亿年,宇宙中开始出现一些奇怪的大家伙,它们是星云在引力的作用下逐渐形成的。如今,我们管这些天体叫做恒星。恒星和其他天体最大的区别在于它能够发生核聚变反应。那为什么只有它可以发生核聚变反应呢?
这是因为恒星的质量够大。整个天体在引力的作用下,会被非常夸张的挤压。我们中国有句老话叫做物极必反。恒星在被强大的引力挤压后,也会反抗。
具体来说就是,由于引力的挤压,恒星内部的温度攀升,温度可以达到上千万度,甚至上亿度。在这个温度下,以及量子隧穿效应、弱相互作用的帮助下,就会点燃原子核的核聚变反应。正如上文所说的,起初宇宙中主要是氢元素和氦元素。因此,恒星其实主要也是由这两个元素构成的。首先促发的核反应是氢原子核的核聚变反应。主要有两条路径,分别是质子-质子反应链和碳氮氧循环。无论是哪条路径都是4个氢原子核生成1个氦-4原子核。
核聚变反应会产生对外的压力,这个压力会和引力形成动态平衡。使得恒星不会一下子炸开,也不会一下子被引力压缩成一个点。
但恒星内核的氢原子核核聚变得差不多时,这时候恒星就会完成一次换挡。此时恒星内核主要是氦原子核。恒星引力作用下,继续促发氦原子核的核聚变反应。但这里要注意的是,有部分恒星的质量不足以促发氦原子核的核聚变反应,这是因为氦原子核的核反应条件要比氢原子核更苛刻。
因此,这些恒星就会停在烧完氢原子核后的状态,等着彻底凉透。而质量足够,引力足够就可以继续促发氦原子核的核聚变反应,生成碳原子核或者氧原子核。
太阳就到达到这一步,当氦原子核烧完后,太阳自身的质量没有办法继续促发核聚变反应,太阳就会成为一颗白矮星,等待着彻底地凉透。这时候太阳内核其实不是金属核心,而主要是碳元素和氧元素。
如果此时质量还足够大呢?
事实上,恒星就会一步步恒聚变反应下去,一直到铁原子核。铁原子核是最稳定的原子核,或者我们可以说是比结合能最大的元素核,想让铁原子核发生核聚变反应的难度很大,而且这个过程是要输入能量,而不是释放能量的。如果恒星还能够促发铁原子核进行反应,那就会发生超新星爆炸。
而恒星的内核要么形成一个中子星,要么形成一个黑洞。所以,我们可以看出,并不是所有的恒星都最终会形成一个金属内核,而是绝大多数的恒星都不会如此。
人体内的元素都有数十亿年的历史
元素的产生其实是要依赖恒星的核聚变反应。我们体内绝大多数的元素其实都是这样的。它们来自于上一代或者在上两代恒星的产物,年纪都是在45亿年以上。你的一生和这些元素的年纪比起来几乎是可以忽略不计的。
回答于 2019-09-11 08:43:50
答:太阳这样的恒星,在氢元素燃烧殆尽后,会形成一个主要由碳、氧元素组成的“碳氧核”,成为一颗白矮星。
恒星质量很大程度上决定了恒星的发展方向,可以说恒星演化就是一部化学元素转化的历史;恒星在刚形成前,主要元素都是氢元素和氦元素,恒星点燃前质量如果持续增加,内部温度和压力会逐渐升高,直到氢元素的核聚变被点燃,然后恒星进入主序星时期。
恒星的质量越高,恒星内部的温度和压力也越高,核聚变反应也就越剧烈,这也导致质量越大的恒星,寿命越短,恒星寿命从1000万年~1000亿年不等,我们太阳属于中等质量恒星,理论寿命大概是110亿年,目前已经燃烧了45亿年。
当然太阳的燃烧是不需要氧气的,而是在很小的一个核心区域进行着氢元素的核聚变反应,生成物是氦元素,同时通过质能方程释放大量的能量,照耀我们地球数十亿年。
在主序星时期,恒星内部主要进行着氢元素向氦元素的聚变反应,对于小质量恒星,内部温度和压力达不到氦元素聚变的条件,所以小质量恒星演化为白矮星时,内部主要元素是氦。
而我们的太阳,在氢元素消耗殆尽后,会通过氦闪来发生氦元素的聚变,氦元素聚变的主要产物是碳和氧,然后形成一个碳氧核,氦元素在碳氧核的壳层燃烧,直到氦元素消耗殆尽为止;而一部分未燃烧的氢元素和氦元素,会被吹散到宇宙空间中,形成行星状星云。
最后留下一个主要由碳元素和氧元素构成的致密天体,密度高达每立方厘米数十吨,这就是白矮星,然后白矮星会经历数百亿年的时间,冷却为黑矮星。这就是我们太阳的“坟墓”。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
俯仰君陪你解答科学问题
太阳最后会是一颗白矮星,亿万年后冷却成为黑矮星
太阳是一颗中低质量的恒星,其能量来源是氢元素的核聚变。现在太阳正处于稳定燃烧的阶段,其内部核聚变产生的压力正好能够与恒星的引力平衡,使太阳不至于膨胀或坍缩。
红巨星
但是几十亿年后,当太阳的氢元素消耗大半,剩余的氢元素核聚变产生的内部压力不足以抗衡恒星的引力。太阳就会在自身引力的作用下向内收缩,导致压强和温度又一次升高,太阳外部区域的氢元素又一次开始聚变。聚变的辐射压向外推动着太阳的外壳膨胀为一颗红巨星,同时向内挤压内部的氦核。
氦核的聚变
内部氦核在辐射压的挤压下,温度不断升高最终开始氦元素到碳氧元素的聚变。
到氦聚变的后期,恒星的聚变开始变得不稳定,红巨星外壳最后会因为爆炸而被抛射出去成为不断扩散的星云。
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