宇宙重元素的起源_風聞
马氏体-2022-10-27 13:53
【本文由“平常”推薦,來自《我國地下最深實驗室揭示最古老恆星鈣丰度起源》評論區,標題為平常添加】
比碳、氧更重的元素(最重到鐵)由大質量(8倍太陽質量以上)恆星演化到晚期後內部的核反應產生,越重的元素需要的温度越高,所以元素組成也是內層更重、外層更輕。當這顆恆星演化到生命的終點,發生超新星爆發為中子星或黑洞時,外層較輕的元素被大量拋射到宇宙空間中,內層較重的元素則坍縮到中子星、黑洞中了。宇宙早期第一代恆星(第三星族)都是超大質量的恆星,它們的核心產生的鐵都消失在黑洞中,不能明顯增加早期宇宙中的鐵含量。
如今宇宙中的大部分鐵元素是由一種特殊的Ia型超新星爆發所噴射出來的。這種超新星爆發不產生黑洞,星體的所有物質幾乎都被炸飛掉,所以能夠把星體內部產生的鐵播撒出來。Ia型超新星是由中小質量恆星(不超過太陽質量的8倍)演化產生的,中小質量恆星的壽命比較長(恆星的質量越小、壽命越長,太陽的壽命可達百億年,幾倍太陽質量的恆星有數十億年到數千萬年的壽命),所以是宇宙經歷比較長時間的演化後才出現的。
新生的恆星會吸收過往的超新星爆發所噴射出的各種重元素,所以後續的恆星的重元素含量會比早期恆星更高。
比鐵更重的元素是後續生成的大質量恆星發生超新星爆發所產生的。它們的外層含有較多的鐵(在它們形成之初從外部吸收的),在超新星爆發時,外層的鐵被拋射出去,受到大量高能中子的輻照,轉化為更重的元素。而在這些大質量恆星核心生成的鐵,仍舊大部分坍塌變成中子星、黑洞了。