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它居然專克恆星,恆星越大被它毀掉越快

恆星都是個頭巨大的天體,難道它們也有剋星?是的,有一種元素專治恆星,一旦恆星產生這種東西,那麼它就離死亡不遠了。而且越大的恆星被其「殺死」的越快。

這種東西就是鐵元素,鐵元素我們都十分常見,因為生活中很多的東西都是鐵做的,可是誰能想到這種東西竟然是恆星殺手呢?

這東西人人用,誰能想到它居然專克恆星呢,恆星越大被它毀掉越快

作為一種化學元素,鐵的化學符號是Fe,原子序數是26,是人們生產生活中最常用的金屬,那麼為什麼它竟成了恆星殺手呢?這還得從恆星的核聚變說起。

恆星內核中時刻發生核聚變反應,其聚變的情況由兩個因素決定,第一是原子核的大小.原子核越小,核與核之間的電斥力越小,原子核之間就越容易靠近,也就越容易發生聚變。而當原子核越大,核與核之間的電斥力也就越大,就需要更大的熱運動速度才能保證核與核之間相互接近,從而使強核作用力起作用,把它們拉到一起,成為一個更大的原子核。第二是原子核的結合能必須保證新產生的原子核的內能,小於聚變前各原子核內能的總和,即聚變後有能量的釋放。

恆星核聚變最初是從氫的聚變開始的,先是由氫聚變為氦,然後依次是碳、氧、氖、鈉、鎂,這樣隨著元素越來越高級,恆星也將經歷不同的階段,並且體積也將變得越來越大。

當恆星中的氫聚變為氦時,釋放出的能量是最大的,同時由於氫原子核是最小的(只有一個質子),聚變反應也最容易發生(所需溫度最低),隨著原子核體積的增大,核內質子數的增加,核與核之間的電斥力增大,反應難度也在加大,反應釋放出的能量卻在減少,這樣恆星內部的核聚變會一直聚變到鐵,但聚變時的能量產出卻一直在下降,直到鐵元素時,便不再有能量產生,鐵以後的重金屬元素,如鈾、鈈,就不是聚變放能,而是裂變放能了。看下面這張圖,原子核內能在鐵元素時是最低的。

鐵元素在進行聚變或裂變的物理反應時十分特殊,,不論是讓鐵聚變,還是裂變,不但不能釋放能量,還需要給它注入能量,這就是為什麼在恆星中,一旦產生出鐵,核反應就不能再繼續進行下去的原因。

我們都知道,恆星是依靠核聚變反應釋放出的能量所產生的向外的輻射壓和與恆星質量產生的向內收縮的引力相平衡來保持恆星的穩定的,因此當恆星內部的核聚變反應到鐵而終止時。恆星因為沒有了能量的釋放,也就沒有了向外的輻射壓,這時恆星的引力就會佔上風,於是恆星就會急劇向內收縮。有科學家計算恆星外層物質在向內收縮並接近中心的鐵核時,速度甚至能接近光速。

但是恆星的鐵核又是非常堅硬的,向內收縮的物質一旦撞上這堵牆,就會以幾乎同樣的速度反彈出去,這在帶給鐵核強大動能的同時,也將以內爆的形式衝出恆星以外,這就是超新星爆發的主要形式。巨型恆星的超新星爆發過程還被叫做「鐵芯災變」,之後恆星將坍縮為白矮星、中子星或者黑洞。

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