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解讀恒星漫長的一生,用自己悲壯的死亡創造出美麗的世界!

2024-06-14科學

大約135億年前,也就是宇宙大爆炸3億年之後,宇宙中的某個不起眼的角落裏,開始聚集大片的星際雲,星際雲的主要成分是氫。

星際雲在重力的作用下開始向內聚集,質素越來越大,從而吸引周圍更多的星際雲,結果就像滾雪球那樣,大片的星系不斷向中心聚集,在巨大的壓力下,星際雲中心溫度越來越高,達到1000萬度的臨界點時,就會上演一個重大事件:核聚變,第一顆恒星就這樣誕生了!

第一顆恒星的誕生對於宇宙來講意義重大,不但照亮了宇宙,更為以後豐富多彩的世界打下堅實基礎。

恒星誕生之後,世界開始不再單調,不僅僅是因為恒星會因為核聚變發出五彩斑斕的光,更是因為核聚變的過程會產生各種重元素。

我們都知道,恒星核聚變其實就是氫聚變成氦的過程。不過隨著氫燃料一點點減少,恒星的核聚變也會慢慢發生變化。一旦氫燃料燃燒完畢,氦元素會繼續聚變下去,聚變成更重的碳,然後是氧,氖,直到鐵元素。

整個過程表現出來就好像洋蔥一樣,中心是最重的鐵元素,外層是更輕的元素。

而恒星之所以能保持數十億年的穩定,也主要是因為兩種力量的平衡。核聚變產生的外推力,還有自身產生的向內的重力。

如果這兩種力量的平衡被打破,對於恒星來講會是淪陷性的,那將意味著恒星的終結。

而聚變到鐵元素之後,就是這兩種力量的平衡被打破的開始。一旦恒星聚變到鐵元素,核聚變就戛然而止了,為什麽?

因為鐵元素是最穩定元素,它的比結合能最高,比結合能就是把一個元素的核子分開的能量除以核子數。

在鐵元素之前的元素核聚變過程都會釋放能量,而鐵元素聚變不但不會釋放能量,反而要吸收能量。

所以,當恒星聚變到鐵元素之後,就不會再釋放能量了,核聚變也就戛然而止。沒有了核聚變,恒星自身的重力就會徹底放飛自我,兩種力量的平衡徹底被打破,恒星物質開始發了瘋地向內急劇塌縮。

在向內塌縮的過程中,恒星外層物質不斷撞擊恒星內核,由鐵組成的內核,這個過程會產生超級大的能量,足以讓鐵元素繼續聚變下去,形成更重的元素,比如今天我們看到的金銀等重元素。

在撞擊恒星內核的同時,也會產生巨大的反作用力,把恒星外層物質拋灑到廣闊的星際空間,這些外層物質基本上都是比鐵更輕的元素,這些元素會成為下一代恒星的原材料。

這個過程其實就是超新星爆發。超新星爆發瞬間會釋放出巨大的能量,僅次於宇宙大爆炸瞬間產生的能量。在短短的幾秒鐘,超新星爆發釋放的能量甚至相當於太陽一生釋放總能量的幾百倍。

超新星爆發的瞬間無比壯闊,但也很悲壯,因為它宣告了一顆恒星的死亡。但這種悲壯的死亡同時也宣告了新生的開始,宣告了又一個輪回的開始。

因為超新星爆發會把各種元素拋灑到浩瀚星際空間,這些元素成為了新一代恒星行星的原材料,比如說我們的太陽就是原始恒星死亡後的原材料形成的,太陽至少是第三代恒星。

同時,超新星爆發後留下的致密內核,裏麪包含了很多稀有的重元素,比如說金,銀,鉑,鉛等。這些重元素在人類文明發展的過程中發揮著重要作用。

宇宙層面的意義就不說了,那好像距離我們太遙遠。我們很多人佩戴的金銀首飾,其即時刻都在書寫著億萬年前超新星爆發的華麗篇章。我們應該感謝百億年前原始恒星那悲壯的死亡和超級爆發,讓我們有幸見證了那閃閃發光的黃金首飾。

更重要的是,超新星爆發創造了今天我們身邊的一切事物!

當然,並不是所有的恒星死亡之後都會上演超新星爆發,只有大質素的恒星可以做到。而像我們的太陽在死亡之後最終會成為白矮星,然後是黑矮星。大質素恒星死亡之後會透過超新星爆發形成中子星和黑洞。

這就是恒星悲壯的漫長一生,它們用上百億年的歷史不斷發光發熱,哺育著周圍的一切事物。而在死亡之後會用盡所有力量發出最後一道光,把自身的物質拋灑到浩瀚宇宙,讓它們成為新一代恒星的原材料,繼續發光發熱,開始又一次的輪回,就這樣不斷迴圈下去!