恒星,或许您的这个名字不是这么熟悉,毕竟不是每个人都是天文爱好者!但如果说太阳,我想地球上没有人不知道吧!太阳就是一颗恒星,一颗典型的黄矮星,但要说太阳是我们宇宙万物的创造者之一,您是否会觉得诧异呢?其实完全不用奇怪,尽管太阳只能生产其中的一些元素,但太阳也已经算是小型工厂了,那么哪些恒星才算是大型工厂呢,不妨跟随科学的脚步来了解下这个生产的过程。
现代天文理论认为宇宙诞生于一场大爆炸,第一代恒星形成于大爆炸后约5000万-1亿年,那时候整个宇宙都充满了氢元素,在某个引力扰动下形成原始的恒星吸积盘,恒星逐渐成长一直到内核的温度可以点燃氢元素核聚变,从此恒星工厂的正式开工,下面我们来看看这个工厂的生产流程:
恒星中元素聚变后的产物以及聚变的要求
释放能量的元素聚变的顺序,从氢、氦、碳、氧、氖、镁、硅、硫、钙、铁到铁一般就算结束了(其实大质量的恒星在坍缩-超新星爆发前的内核元素产生过程是非常复杂的,少量的钴、镍、铜、锌可能会在此时生成)当然并非所有的恒星都能达到如此程度,不同质量的恒星能生产的元素种类是不一样的,如下:
棕矮星: 一般大于13个木星质量以上的天体内部温度足够燃烧氘,但氘燃烧完生成氦接结束了,其温度无法点燃氢,因此只能生成氦3,未来发展就是一个黑不溜秋的球球。
红矮星:80个木星质量以上、0.4个太阳质量以下的恒星,能燃烧氢,但其内核温度无法燃烧氦元素,由于其温度不高燃烧速度比较慢,其寿命长达数200-300亿年,也就是说从宇宙大爆炸时代形成的红矮星现在正处在青年期,当然最终也会氢元素耗尽,成为一颗黑矮星。
黄矮星:0.4个太阳质量以上,8个太阳质量以下,由于其温度足够,氢元素耗尽后能继续燃烧氦元素,然后再碳、氧元素,但到此就结束了,温度不够无法再继续,氦元素燃烧期间即慢慢膨胀成红巨星,未来抛去外壳成为一颗碳氧的白矮星。
8-25倍太阳质量的恒星:其温度足够,因此一直可以从氢(H)、氦(He)、碳(C)、氧(O)、氖(Ne)、镁(Me)、硅(Si)、硫(S)、钙(Ca)、铁(Fe)到铁为止,由于铁以后的元素聚变要吸收能量,此时恒星内核已经处在极度崩溃的临界状态,因为恒星外壳巨大的压力与逐渐消失的辐射压支撑,超新星爆发即刻发生;铁以后的元素将在超新星爆发中吸取巨大的能量聚变而成,最终内核成为中子星,外壳与那些合成的元素回归宇宙。
25倍太阳质量以上的恒星:除了最终结果成为黑洞之外,生产的元素是一样的
恒星演化的三种命运
恒星不外乎这几种命运,当然棕矮星和红矮星或许会逃脱这样的解决,但它们没有回馈给宇宙,宇宙的红矮星越来越多时离宇宙死亡的时间也不远了。
Ia型超新星爆发成因,一般都需要有伴星
天文学家也认为白矮星在吞噬伴星物质形成的Ia超新星爆发与中子星合并等天文事件也是重元素制造的重要“工厂”!
暗物质和暗能量呢?不是恒星生产的吗?不....当然不是,天文学家仅仅知道暗物质和暗能量是在137亿年宇宙大爆炸时候一同产生,但它们是如何演化的到现在仍然是一头雾水,连证明它们存在的直接证据都尚未找到,我们期待“悟空”的火眼金睛能给我们一些激动人心的消息,但暂时,我们仍需等待!