为什么恒星释放元素的顺序是按照元素周期表的顺序?
宇宙诞生之初,只产生了两种元素,这就是氢和氦,其中,氢约占四分之三,氦约占四分之一。至于3号元素之后的元素(氢氦锂铍硼碳氮氧氟氖镁铝硅磷硫氯氩钾钙锌),一直到铁,可以在大质量恒星内部由核聚变反应生成。而在铁后面的元素,则只有在超新星爆发的瞬间能够合成了。
氢(H)~氦(He)~碳(C)~氧(O)~氖(Ne)~镁(Me)~硅(Si)~硫(S)~钙(Ca)~铁(Fe)一般情况下恒星不会聚变到这种程度,只有质量是太阳的8倍以上的恒星才能聚变到这种程度,这种恒星的寿命极短,只有数千万年,太阳的寿命有数百亿年,质量是太阳的8~25倍的恒星寿命只有数百万年(这种恒星聚变后期可能还会形成质量更大的钴(Co)和镍(Ni)),前者爆发后会形成中子星,后者形成黑洞,而太阳只能形成白矮星。
恒星中发生的核聚变反应是从氢的聚变开始的。先是由氢聚变为氦,然后依次是碳、氧、氖、钠、镁。。。。一直到铁。能否发生核聚变及其可能性,由两个因素决定,一是原子核的大小。原子核越小,核与核之间的电斥力越小,原子核之间就越容易靠近,也就越容易发生聚变。原子核越大,核与核之间的电斥力越大,就需要更大的热运动速度,才能保证核与核之间相互接近,使强核作用力起作用,把它们拉到一起,成为一个更大的原子核。二是原子核的内能。必须保证新产生的原子核的内能小于聚变前各原子核内能的总和,即聚变后有能量的释放。
原子核内能大致是下面这张图。我自己画的,就是这么个意思。
由上图可知,氢聚变为氦时,释放出的能量是最大的,同时由于氢原子核是最小的(只有一个质子),聚变反应也最容易发生(所需温度最低),随着原子核体积的增大,核内质子数的增加,核与核之间的电斥力增大,反应难度也在加大,反应释放出的能量却在减少。在所有已知元素中,铁的原子核内能是最小的。铁以后的重金属元素,如铀、钚,就不是聚变放能,而是裂变放能了。原子核越大,越不稳定。当快中子进入铀、钚的原子核时,原子核的稳定性受到破坏,就会一分为二,裂变为两个较小的原子核,同时放出能量。
对于比铁重的元素,那是在恒星演化到后期,发生超新星爆发时才能形成的。
因为目前宇宙中基本的原子就是氢原子,恒星在燃烧的过程中,通过轻核聚变,释放能量的同时,将氢原子聚变成氦原子,当然,氦原子在恒星内部将继续聚变,根据原子核质子数递增,一直到铁核为止,这个时候,将不能继续聚变了,因为铁核以后再聚变所需要的能量超大,而且铁核会产生强大的磁场与重力,这个时候,如果恒星体积不大的话,那么恒星内部将会塌缩,无法再将外部的物质束缚,使外部物质脱离恒星,就会形成红巨星或白矮星,恒星就此寿命结束,释放的元素直到铁;而当恒星质量比较大的时候,这时候恒星内部塌缩时,由于引力的惯性,将产生超高的能量,进而将恒星在几秒内产生爆炸,这就是超新星爆炸,铁后的元素,都在在这几秒钟内形成的,所有说,铁后元素在宇宙界含量比较少,就是这个原因。
核聚变反应到铁就终止了,那么比铁重的元素都是怎么来的?
如果了解一点天文学知识,就会知道恒星是一个元素加工厂,可以把宇宙中的氢元素进行核聚变,然后生成各种各样的元素。比如在恒星内部,氢元素聚变生成氦元素,并释放大量能量;然后氦元素又聚变,生成碳元素和氧元素;碳元素的聚变,又可以生成氖、钠、镁、铝元素。但是这样的聚变,在恒星内部到铁元素就...
距地1.6万光年,科学家发现第二代恒星,困扰人类的谜团将解开
这一次发现的恒星SPLAS J 210428.01-004934.2也是如此,同样,它的金属丰度也是非常低,严格意义上来说,第二代恒星上的金属元素,都是通过第一代恒星的燃烧释放获得的,而通过第一代恒星和第二代恒星的燃烧,也直接导致第三代恒星成为宇宙中最值得期待的存在。为何这么说呢?因为太阳就属于宇宙中的...
恒星核聚变到了铁打止了,那么宇宙中的重金属元素是怎么产生的?
恒星核聚变到铁的原因,是因为铁原子核里质子之间、中子之间、以及质子和中子之间的结合能是所有原子核中最大的,也就是说比铁原子核小的原子核,每增加一个质子或中子都是释放能量的,聚变到铁原子核之后,每增加一个质子或中子,都需要吸收能量。那么想生成比铁重的元素,也就是比铁原子核重的原子核,就需要外界输入...
为什么恒星聚变到铁就停止了?宇宙中比铁重的元素又是从哪里来的?
元素的聚变与比结合能恒星是名副其实的元素工厂,恒星的演化过程中可以产生宇宙中几乎所有的元素(除了氢以外),使用的原料就是宇宙大爆炸时诞生的氢元素,应该说是恒星成就了氢元素,但氢元素最终也成就了恒星。一般恒星释放的能量绝大部分都是核聚变产生的,一颗恒星从原恒星开始,内部就达到了氢元素...
既然恒星聚变不能产生铁之后的元素,它们是怎么出现的?
到十九世纪末天文学家已经发现了太阳光中的元素光谱包括氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素!但当时并不清楚这些元素是怎么来的,只是很奇怪太阳上怎么也会有和地球上很多类似的元素呢?恒星元素从氦到铁的过程要理解恒星的元素聚变过程,也许我们要从发现太阳开始说起,太阳上的...
会自己发光发亮的星体叫什么?
一旦核心的氢消耗殆尽,恒星的生命就即将结束。有一些恒星在生命结束之前,会经历恒星核合成的过程;而有些恒星在爆炸前会经历超新星核合成,会创建出几乎所有比氦重的天然元素。在生命的尽头,恒星也会包含简并物质。天文学家经由观测其贯穿间的运动、亮度和光谱,确知一颗恒星的质量、年龄、化学元素的...
金元素是如何形成的,恒星把氢压缩成氦,然后继续压缩变成铁等元素,那么...
当恒星的质量足够大时,它能够通过核聚变生成铁元素。铁元素是恒星核聚变过程的最终产物,因为铁之前的元素都能通过核聚变释放能量,而铁的核聚变则需要吸收能量。在大质量恒星的末期,核心的铁积累到一定程度时,恒星会经历一次巨大的爆炸,即超新星爆炸。超新星爆炸是恒星生命周期中的一个重要阶段,它将...
所有恒星太阳都在不断合成新元素
恒星中元素的合成不是没有止境的,元素的合成有一个终点。核聚变反应有一个要求,就是发生核聚变反应后,要有能量释放出来,以维持恒星向外的辐射压,保证恒星的稳定。随着元素质量越来越大,继续聚变下去,释放的能量会越来越少,这个能量叫原子核内能。核合成到铁元素时,就终止了。因为铁元素原子核的...
地心会释放哪些元素,这些元素会发生什么反应?
接下来的问题:地球内部有没有足够质量的重元素衰变、裂变放出足够多的氢。在地壳中,铀的含量为百万分之2.5。铁的含量为5%。铁元素和铀元素的丰度比是2万比1。铁元素是恒星核聚变的最后产物,比铁重的元素聚变是吸热反应,只能在超新星爆炸或者中子星的对撞中产生。所以宇宙中重金属元素丰度比是...
恒星内部能够产生的金属元素到哪个为止
恒星中通过 核聚变反应 能产生的元素从2号元素氦一直到第 26号元素 铁。恒星中的核聚变反应到铁就停止了。比铁重(原子序数 比铁大)的元素只能通过 大质量 恒星的超新星爆发中产生。也因此,宇宙中(也包括地球上)的 重金属元素 中,原子序数越大,含量就越低。
禾梵卓悦: 宇宙诞生之初,只产生了两种元素,这就是氢和氦,其中,氢约占四分之三,氦约占四分之一.至于3号元素之后的元素(氢氦锂铍硼碳氮氧氟氖镁铝硅磷硫氯氩钾钙锌),一直到铁,可以在大质量恒星内部由核聚变反应生成.而在铁后面的元素,则只有在超新星爆发的瞬间能够合成了.
永顺县17023236972: 为什么恒星形成过程中核聚变形成元素的顺序是氢氦碳氧氖镁硅硫钙铁? - ?
禾梵卓悦: 氢生成氦,氦生成碳氧,碳氧生成硅,硅生成铁.所以这几个元素宇宙中丰度比较高
永顺县17023236972: 所有的恒星最后都会变成黑洞吗? - ?
禾梵卓悦: 不,变成黑洞的至少要超出太阳质量的10倍以上,才有可能形成黑洞.黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见.依据阿尔伯特-爱因斯坦的相对论,当一颗...
永顺县17023236972: 有关黑洞的知识 - ?
禾梵卓悦: 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸.当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球.但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无...
永顺县17023236972: 为什么宇宙会出现黑洞呢?黑洞是什么?黑洞离地球有多远? - ?
禾梵卓悦:[答案] 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸.当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间.但在黑洞[3]情况下,由...
永顺县17023236972: 为什么大恒星只聚变到铁元素,就爆了?? - ?
禾梵卓悦: 在宇宙中,最重要的天体就是恒星,恒星利用核聚变将轻元素转化为重元素的过程中释放能量发光放热,其中氢元素巨变能量释放最多,随着原子质量的增加,聚变效率越差,而铁是一个临界点,聚变铁元素时,需要的能量与释放的能量平衡,而铁元素以后的元素聚变反而要吸收能量,这样以来恒星就灭亡了. 另外,不仅仅是放射元素会衰变,所有的元素都会衰变,只不过需要的时间你没有办法用地球上时间来估计,重元素衰变刚好相反,要放能量,元素越重,放出能量越多,而铁又是一个临界点 所以无论是聚变还是裂变,其趋向都是铁元素,铁在元素周期表中处在一个非常特殊的位置
永顺县17023236972: 恒星衰变的问题 - ?
禾梵卓悦: 恒星发光发热散失了能量,使自身不断变弱,越大的恒星,其内部的压力越大,温度也越高,散失能量的速度也越快,所以大体积的恒星一般都很“短命”
永顺县17023236972: 黑洞是怎么形成的?? - ?
禾梵卓悦: 黑洞是由于恒星坍塌而形成的.通常恒星最初只含氢元素,恒星内部的氢原子核时刻相互碰撞,发生聚变.由于恒星质量很大,聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定.由于氢原子核的聚变产生新的元素——氦元素,接着...
永顺县17023236972: 为什么恒星都是轻元素组成 - ?
禾梵卓悦: 较重的元素只能由大质量的恒星内部生成,而重元素更是只能在大质量恒星爆发时少量制造.宇宙诞生初期只有质子形成的氢元素,随温度降低会有部分氦形成. 至于太阳是一颗二代星,比例已有了变化,还有部分重元素,而且周边的类地行星也得益于这些重元素的存在才能形成.
永顺县17023236972: 宇宙空间黑洞是什么? - ?
禾梵卓悦: 黑洞是一种引力极强的天体,就连光也不能逃脱.当恒星的史瓦西半径小到一定程度时,就连垂直表面发射的光都无法逃逸了.这时恒星就变成了黑洞.说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出....