恒星核聚变到铁元素就停了,那么比铁更重要的元素来自哪里?


恒星核聚变到铁元素就停了,那么比铁更重要的元素来自哪里?


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恒星核聚变到铁元素就停了,那么比铁更重要的元素来自哪里?


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恒星核聚变到铁元素就停了,那么比铁更重要的元素来自哪里?


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根据现有主流理论 , 我们的宇宙起源于一次大爆炸 , 138亿年前的大爆炸产生了宇宙万物 , 在宇宙诞生之初 , 只有两种元素 , 而且大部分都是氢元素 , 还有一部分氦元素 。 而如今我们的世界有一百多种元素(加上人工合成的) 。 如此众多的元素到底是怎么来的呢?
恒星 , 堪称元素合成的“工厂” , 恒星核心一直在进行着核聚变 , 而别铁更轻的元素都是通过恒星核聚变产生的 。

那么比铁更重的元素是如何产生的呢?
首先我们了解一下恒星是如何制造元素的 。 拿我们的太阳为例 , 太阳质量达到地球质量的33万倍 , 核心温度高达1500万度 , 压力也非常大 。
但即使这样恐怖的环境也难以进行核聚变 , 也就是说 , 太阳自身硬条件本不会发生核聚变 。 但是如今的太阳确实在进行核聚变 , 这到底是怎么回事呢?

这多亏了量子力学中的量子隧穿效应 。 可以这么通俗理解这个效应:本来需要更多的能量才能发生的事情 , 但在微观世界即使能量不够也有很小的概率发生 。
这就像我们翻越一座山 , 需要爬到山顶 , 但在微观世界就不需要了 , 有一定概率直接穿越到山的另一边 。
虽然发生量子隧穿效应的几率很小 , 但由于太阳的质量很大 , 微观粒子不计其数 , 在庞大的基数面前 , 总有一些粒子会突破能量限制发生核聚变 。 也正因为如此 , 太阳核聚变的速度才比较缓慢 , 否则很快就燃烧完了 。

氢元素核聚变成为氦元素 , 只要恒星的质量足够大 , 核聚变就可以一直进行下去 , 结果就像洋葱一样 , 最核心部分是更重的元素 , 最外层是氢元素 。
但是 , 恒星核聚变到铁元素就戛然而止了 , 这是为什么呢?

简单说 , 因为铁元素最稳定 , 铁元素的比结合能最大 , 通俗理解就是:把铁原子核掰开需要更大的能量 。
也就是说 , 要想让铁继续聚变 , 就需要更大的能量输入 , 所以结果就是别的元素核聚变产生能量 , 而铁元素聚变不但不释放能量 , 反而需要吸收能量 。 一般的恒星是达不到这个条件的 。
需要更猛烈的宇宙事件 , 才能让铁元素继续聚变成更重的元素 , 比如说超新星爆发!

在大质量恒星(通常是太阳质量的3倍以上)死亡的过程中 , 没有了核聚变来对抗向内的引力 , 恒星物质开始急剧向内坍缩 , 恒星核心温度和压力迅速上升 , 外层物质不断撞击恒星核心 。
到了一定临界点 , 在足够高的温度和压力条件下 , 有足够多的能量让铁元素继续聚变下去 。 聚变产生的巨大力量 , 加上外层物质撞击内核产生的反作用力 , 让死亡的恒星发生剧烈爆炸 , 外层物质被抛洒到浩瀚星际空间 。
这就是超新星爆发!
超新星爆发堪称宇宙大爆炸以来最猛烈的大事件 , 也由此产生了比铁更重的元素 , 比如说如今我们经常看到的金银等元素 。 而抛洒到星际空间的恒星物质成为下一代恒星行星的原材料 。

【恒星核聚变到铁元素就停了,那么比铁更重要的元素来自哪里?】超新星爆发并不是产生重元素的唯一方式 , 还有比如说中子星碰撞 , 也能产生重元素!

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