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化学元素的超新星核合成

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:在超新星爆发过程中,会进一步发生复杂的核反应,生成各种比铁更重的元素。并最终在超新星爆发后扩散到星际空间,与星际云中的气体混合,成为新一代星体形成所需的材料。早在公元1054年,我国宋代的古籍《宋会要》中就已记载了超新星“蟹状星云”的爆发过程。如今的蟹状星云就是1054年那次超新星爆发的遗迹。同时,由于超新星的大爆炸,它们弥散到宇宙中,由此生成的含重金属元素的陨石就是一个例证。

比铁更重的元素的生成需要更高的能量,但恒星的核心被铁垄断后,燃烧就不能再继续了,最后就有一些白矮星发生了超新星的爆发。

铁燃烧对于恒星来说是灾难性的,因为这种核反应不但不放出热量反而要吸收热量使得恒星核会突然冷却下来,温度下降的结果导致恒星通常会收缩为白矮星。根据科学家的计算,当白矮星的质量大于太阳质量的1.4倍时,其电子互斥力会不足以抵抗引力,由于巨大的引力,外部的物质快速下压,最终发生反弹,此时蓄积的由引力势能转化而来的大量能量释放,就发生了爆炸,称为超新星爆发。在超新星爆发过程中,会进一步发生复杂的核反应,生成各种比铁更重的元素。并最终在超新星爆发后扩散到星际空间,与星际云中的气体混合,成为新一代星体形成所需的材料。超新星爆炸所发射的电磁辐射能照亮其所在的整个星系,光亮可持续几周甚至几个月才衰变至不可见。

早在公元1054年,我国宋代的古籍《宋会要》中就已记载了超新星“蟹状星云”的爆发过程。《宋会要》记载道:“至和元年五月,晨出东方,守天关,昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。”说的是公元1054年7月4日清晨,天空中出现了一颗特别明亮的超新星,在金牛座(中国古星名“天关”)附近,白天也能看见它亮如金星,光芒四射,一直持续了23天。如今的蟹状星云就是1054年那次超新星爆发的遗迹。

超新星爆发的结果,就继续生成了铁元素之后的重原子核,如金、铅、铀等,这些重元素原本是不可能在恒星的中心区产生的。同时,由于超新星的大爆炸,它们弥散到宇宙中,由此生成的含重金属元素的陨石就是一个例证。

总结以上所说的化学元素的生成过程,可以知道恒星的演化过程就是化学元素的生成过程,恒星其实就是一个个把轻元素炼成重元素的“炼炉”,古代术士梦寐以求的炼金炉,原来就一个个隐藏在宇宙遥远的深处,高悬在我们的头顶上。

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