一旦恆星中開始產生「鐵元素」,這顆恆星就在劫難逃了

太空生物學 發佈 2020-02-03T13:57:32+00:00

鐵元素是宇宙中最危險的元素,鐵可以吸收能量大質量恆星所產生的壓力和溫度遠高於宇宙中的其它星體,它的引力十分驚人,可以將更大的原子擠壓在一起,大質量恆星的內核可以製造出質量更大的元素,這也進一步推動了恆星的毀滅,一旦恆星中開始產生「鐵元素」,這顆恆星就在劫難逃了,鐵元素是宇宙中最危

巨大恆星的生命燦爛而輝煌,光芒耀眼而璀璨,就連死亡也無比壯麗,但它們在毀滅的同時也造就了生命,恆星死亡時產生的物質構建了整個宇宙,也播撒了生命的種子。

鐵元素是宇宙中最危險的元素,鐵可以吸收能量

大質量恆星所產生的壓力和溫度遠高於宇宙中的其它星體,它的引力十分驚人,可以將更大的原子擠壓在一起,大質量恆星的內核可以製造出質量更大的元素,這也進一步推動了恆星的毀滅,一旦恆星中開始產生「鐵元素」,這顆恆星就在劫難逃了,鐵元素是宇宙中最危險的元素,鐵可以吸收能量,從大質量恆星產生鐵元素的那一刻起恆星就已經時日無多了,恆星向鐵核流入能量,並促使其熔合,鐵核不斷掠奪恆星的能量,奪取維持恆星生存的能量,當鐵元素在恆星內核中形成時,恆星就宣布了自己的死亡,試圖壓扁恆星的引力與企圖撕裂恆星的核聚變之間的戰爭宣告結束,隨著鐵元素的出現,核聚變已經窮途末路,引力贏得了最終的勝利。

鐵內核最終崩塌,恆星的外層向內塌縮,引發劇烈的爆炸,這種爆炸是宇宙中威力最大的事件之一,「超新星」就此誕生了,僅在短短几秒鐘的時間裡,「超新星」就能產生巨大的能量,比太陽能量的總和還要大。

圖解:超新星爆炸

世界各地的天文望遠鏡都在天空中尋找「超新星」的蹤跡

1987年,一道亮光出現在臨近的星系,距離地球約17萬光年,一顆名為「大麥哲倫星雲」的超新星在銀河系附近的星系中爆炸,當科學家們看到來自爆炸的光線時,他們將它命名為超新星「1987A」。這顆超新星爆炸記錄了大質量恆星消亡後的場景,這顆恆星變成一個直徑數萬億公里的火球。

要了解在大質量恆星爆炸時內部發生的狀況,唯一的辦法就是模擬「超新星」。


圖解:超新星「1987A」爆炸遺蹟

恆星在爆炸時的驚人之處在於,恆星自內向外徹底爆炸

位於紐約州羅切斯特的實驗室,科學家們使用「巨型雷射器」製造「超新星」,依靠這種設備科學家可以看到恆星爆炸時的變化過程, 這台重型機器可以將單束雷射的能量放大數千萬億倍,足以滿足30個大城市的用電需求,而所有能量都會匯集到針尖大小的區域,把微小的目標當成恆星的內核,用雷射模擬宇宙中最劇烈的爆炸。

目標在雷射的作用下完全汽化,爆炸持續的時間只有1/10萬秒,但是高速攝像機捕捉到了向外擴張的衝擊波,部分內核物質噴射了出來,與外層的物質交換位置,這一現象與恆星爆炸時的狀況完全一致。

恆星內核深處的物質在衝擊波的帶動下衝到表層,在爆炸產生的極端高溫及混亂中,新的元素也隨之產生,這些物質有金、銀和鉑,由於可供元素產生的時間十分短暫,它們也成為了宇宙中最為罕見和珍貴的物質,恆星大爆炸時釋放出的巨大能量,就是它們產生的原因。

在宇宙中最劇烈的爆炸過後,仍有很多東西殘留下來。在超新星爆炸以後,超新星爆炸產生的殘骸,是科學研究中最為奇特的物質, 恆星爆炸殘留的超高密度內核成為了中子星,它的直徑只有30公里,但它的質量卻遠遠超出人們的想像。

圖解:超新星爆炸

消亡的恆星所留下的不僅是中子星殘骸,它還將新的元素帶入宇宙空間

這些雲團中包含了構成宇宙的基本元素,就連我們所知的萬物都產生於這些星塵,只有超新星才擁有足夠的能量,熔合這些對生命至關重要的元素,如果沒有超新星就沒有生命。

當大質量恆星消亡時,散入宇宙的星塵播灑了生命的種子,塵埃中富含氫、碳、氧、矽以及鐵等物質,這些基本元素將組成新的恆星、行星也包括地球的生命,我們周圍的一切都來自於恆星的內核。

早已消亡的恆星組成了我們的太陽系、行星以及萬物,

生命由碳元素組成,體內含有氧元素,血液中含有鐵,這一世都形成於恆星的內核中,沒有其它途徑可以得到這些元素, 就連太陽中的原子,也是經過循環利用的,它們來源於很久以前死亡的第3代或第4代恆星的殘骸。

現在的宇宙中擁有無數恆星,但這一時代終將過去,宇宙中有限的氫燃料將在數萬億年後完全耗盡,一旦宇宙的氫用盡新的恆星也就無法形成,現在正處於宇宙史中一個短暫的時期,恆星還在天空中閃耀,並以熟知的方式創造著生命,但這一切都將終結,恆星遲早會邁向死亡。

大質量恆星最先開始消亡,接著是類似太陽的中等質量恆星,最後將留下最小的恆星,數萬億年以後它們也會逐漸消失。

恆星的時代就要過去,恆星還將繼續塑造我們的宇宙,創造構成新世界的元素,締造新的恆星,使黑暗的宇宙,充滿光明。


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