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恒星核聚变到了铁打止了,那么宇宙中的重金属元素是怎么产生的?
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发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
这个阈值就是铁56,原子核中有26个质子和30个中子。铁56成为元素稳定的转折点,低于这个原子量的元素,是从轻到重越来越稳,到达铁56时最稳定;超过铁56的元素,随着质子数的增加,稳定性就越来越差。
因此铁是所有元素中最稳定的元素,元素越稳定惰性就越大,能量也越低。
原子核发生裂变或聚变,一般都会产生能量,恒星发光发热就是因为核聚变产生的巨大能量,原子弹爆炸就是核裂变产生的能量。在元素周期表上,比铁轻的元素都会通过核聚变产生能量,而比铁重的元素会通过核裂变产生能量。只有铁不管是核聚变还是核裂变,光吃不吐,只消耗能量,不会产生一点能量。
这样,这个铁疙瘩就成了一个难剃的头。恒星演化到了末期,本来需要更多的能量来维持其寿命,再大的恒星也没有办法驱动铁核聚变了。因此,所有恒星核聚变到铁就停止了。
那么核聚变到铁就结束了,为啥宇宙中会存在比铁重的许多元素呢?
这是因为宇宙发生了更厉害的事件
这些事件就是超新星爆发或大质量天体相撞合并。当大质量恒星核聚变将核心物质聚变到铁以后,就再也没有能量来激发铁的核聚变了,这样恒星核心的核聚变就停止了,就像太阳晚期一样,核心没有了巨大辐射压抵御引力压,外围质量就急剧向核心坍缩。
这种坍缩速度非常快,达到光速的10~25%,甚至50%,这些极端力量冲击核心那个铁疙瘩,铁疙瘩依然无动于衷地将这些冲击物质反弹回去,这样就形成了巨大冲击波冲击恒星外层,物质剧烈碰撞导致了恒星的热核失控,大爆炸就发生了。
大爆炸形成了1000亿K的超高温度和超高压力,在这样超巨大能量冲击下,沙比铁疙瘩再也保持不了那种不阴不阳的矜持状态了,被一级一级融合成为各种更重物质。
这种超新星爆发是大质量恒星核心坍缩型超新星。超新星爆发还有白矮星、中子星超过质量极限的爆发,这里就不不一一细说了。
这样金银财宝、镧系锕系就都出现了。
在宇宙大事件中,中子星相撞、黑洞融合等事件,更是宇宙极端事件,其温度可达到万亿K以上,产生的伽马射线暴温度甚至可达10万亿K以上,在其周边天区,可再现宇宙大爆炸1秒之前的高温高压高密状态,这些都是产生重元素的条件。
2017年,科学家们捕捉到了距离我们1.3亿光年的两颗中子星相撞引力波,据测算,剧烈的爆炸炸出了300个地球质量的黄金,还产生了大量的铂、铀、汞等重金属。
科学家们认为,我们地球上这些重金属,都得益于这类宇宙事件,这些漂浮在宇宙中的贵重金属,在地球形成初期被吸附或以陨星方式撞击掉落到地球,那时的地球还是一个熔融状的火球,这些重金属绝大多数沉入了地心,一小部分留在了地表岩层中,被人类开发利用。
就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
宇宙中的超铁元素有两个来源,一个是大质量恒星末期超新星爆炸中产生。一个是双中子星合并,中子星碎片衰变成各种重元素。
回答于 2019-09-11 08:43:50
说出来你可能不信,我们常见的金、银、铜等重金属,都来源于超新星爆发!
铁,以及铁之前的元素,例如碳、氧、钙等元素,都来源于恒星的核聚变,在这个过程中,原子序数低的元素会结合称原子序数高的元素,同时产生能量。比如氢就可以结合成氦,同时产生能量。
但这个过程并不能一直持续下去,一旦元素的序数超过了铁,核聚变就无法产生能量了。相反的,反而会吸收能量。一个反应如果吸收能量,只要没有外界的能量输入,那就是无法持续的。
所以铁之后的元素都不是靠核聚变产生的,它们,靠的是超新星爆发。
超新星爆发的主要能量,通常来自于引力。恒星自身的核反应无法支撑自己的质量之后,就会开始坍缩。同时引力势能转化为巨大的热能,引发超新星爆发。
在这个过程中,吸热的核聚变得以发生,从而产生了我们今天熟悉的铜、金等重金属。
回答于 2019-09-11 08:43:50
氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖,钠镁铝硅磷……”对于大多数人而言,化学“元素周期表”肯定不陌生。然而,宇宙中除了氢和氦之外,其他重元素是如何形成的却还是一个未解之谜。
目前科学界普遍认为,一些重元素由氢与氦通过恒星内部核聚变反应产生。而恒星爆发成为超新星之后,又形成了另外一些重元素。然而,最近发表在《物理评论快报》上的一项新理论模型表明,微型黑洞从其内部毁灭中子星,可能也会制造出重元素,其中包括贵重的黄金。除此之外,对于重元素的来源还有一些其他推测。
重元素诞生于超新星爆发
大质量恒星核心核聚变产生了铁及其之前的重元素之后,恒星会剧烈坍缩形成超新星爆发,恒星中的铁元素在高温高压下,与自由中子、电子、质子等发生反应,产生铀之前的所有重元素。
目前科学界主流观点认为,在宇宙大爆炸之后的一段时期内,空间中充满了氢和氦这样最常见的轻元素,而宇宙中的一部分重元素来自于恒星内部的核聚变。
科学家指出,在极高的温度和压力下原子核外的电子可以摆脱原子核的束缚,使得两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核聚合作用,生成新的质量更重的原子核。这就是所谓的核聚变。而铁以前的重元素就都是在恒星的核心,靠核聚变产生的。
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