为什么恒星核聚变到铁就停止了?更重的元素是如何产生的?
铁元素后,核聚变依然能进行。只是聚变将不再释放能量,而是吸收能量。
所以恒星内的核聚变当聚变到铁后(准确的说应该是镍-62,但镍最后都会变成铁),因为不再释放能量,恒星的平衡被打破,核聚变也就进行不下去了。
为什么铁之后的聚变要吸收能量?因为铁的比结合能最高。
解释比结合能前,先了解什么是结合能?
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要能量,这就是原子核的结合能(binding energy)”――摘自人教版高中物理选修3-5教科书。
结合能不是元素原子核拥有的能量,只是要拆开(裂变)或组合(聚变)原子核时需要吸收或释放的能量。原子核里核子数(质子与中子都是核子)越多,结合能越高。
而比结合能=结合能÷核子数,也叫平均结合能。结合能与比结合能之间的关系,相当于GDP与平均GDP之间的关系。
就像GDP再牛也没什么意义,主要得看平均GDP一样,所以核聚变的重点是看比结合能而不是结合能。
铁的比结合能最高,意味着铁是最稳定的元素。
由于铁元素最稳定,所以如果还要往铁原子核里面挤核子(聚变)就会变得很困难,所以要消耗大量的能量。
上图是元素比结合能曲线图(很多引用说成结合能是错误的,一字之差完全不一样)。从这个图你还可以知道为什么氢弹(氢聚变)比原子弹(铀裂变)威力大。
其实还可以通过爱因斯坦的质能方程:E=MC²,来解释铁之后聚变为什么会吸收能量。
因为铁之前的元素,也就是轻元素的聚变会损失质量,所以释放能量,而铁之后的元素,也就是重元素聚变会增加质量,所以会吸收能量。
为什么吸收能量,恒星内的核聚变就进行不下去了?
因为恒星是引力与核力之间微妙平衡的产物。
核聚变释放能量对外形成压力,与恒星自身引力平衡,恒星才能稳定存在。
从氢元素开始,引力的压缩使得恒星内部达到了开始聚变所需的高温,核心先吸收能量再聚变释放出更大的能量,释放的能量再为下一次聚变提供能量再释放,循环往复。
但当恒星内部发生铁聚变时,不仅不会释放能量,还会迅速消耗掉恒星的能量,造成恒星坍缩然后引发核爆炸,就是超新星爆发。
而最小规模的超新星爆发所释放的能量比太阳100亿年中放出的能量总和的100倍还多。
强大的能量瞬间在宇宙中形成一个超级反应炉,聚变出所有的元素,包括铁以后的重元素。
然后在恒星的原地会出现一颗中子星或黑洞。
总结一下
恒星一旦铁了心想死,拦都拦不住。
在科学界,铁聚变被称为“恒星杀手”,终止的是恒星内的核聚变,但开启的是生命起源的超新星爆发,反而加速了宇宙产生所有元素并抛撒元素的进程,把孕育生命的时间大大缩短,不然又怎么会有今天的地球,和地球上的我们。
大家都在看
-
“梦游宇宙:探索无限”展览启幕 11月15日,由当代艺术家玛丽娜·费德洛娃(Marina Fedorova)倾力打造的“梦游宇宙:探索无限”在上海宝龙美术馆举行了开幕仪式,通过绘画、雕塑、数字艺术和虚拟现实等多种媒介呈现,宝龙集团许华琳、宝龙美术馆副 ... 宇宙探索11-21
-
震撼心灵!探索宇宙的无尽奥秘与人类的伟大征程 在浩渺无垠的宇宙中,隐藏着无数令人惊叹的奥秘,吸引着人类的目光,激发着我们无尽的探索欲望。宇宙,就像一本永远翻不完的神秘之书,每一页都写满了未知与奇迹,让我们为之着迷,为之震撼心灵。从古至今,人类对宇 ... 宇宙探索11-21
-
当代艺术家玛丽娜·费德洛娃大型个展“梦游宇宙:探索无限”在上海宝龙美术馆启幕 大型艺术项目“宇宙之梦”的最新呈现,由当代艺术家玛丽娜·费德洛娃(Marina Fedorova)倾力打造的艺术盛宴“梦游宇宙:探索无限”终于登陆上海宝龙美术馆。费德洛娃通过绘画、雕塑、数字艺术和虚拟现实等多种媒介 ... 宇宙探索11-20
-
中国天文学界将发射首个大型巡天空间望远镜,探索宇宙奥秘 中国天文学界在2024年11月宣布,首个大型巡天空间望远镜;中国巡天空间望远镜(CSST)计划于2027年发射。#中国空间工程巡天望远镜即将升空#CSST旨在绘制全景式宇宙高清地图,其设计单次拍摄范围达一平方度,能捕捉约 ... 宇宙探索11-20
-
宇宙究竟有多大?看完后可能会刷新你的认知#探索宇宙#科普 宇宙究竟有多大?1. 我们都清楚太阳系的半径约为一光年,即便现在以光速飞行也要一年的时间才能飞出太阳系,以人类目前的科技水平而言似乎永远也无法逃离太阳系。1977 年美国国家航空航天局 NASA 发射了旅行者 1 号 ... 宇宙探索11-20
-
人工智能引发的宇宙科研革命:改写太空探索规则 当人类将目光投向浩瀚宇宙,渴望解开其中无尽的奥秘时,科技的力量始终是我们最坚实的依靠。在众多前沿科技中,人工智能(AI)的崛起正以前所未有的态势引发一场宇宙科研的革命,彻底改写着太空探索的规则。人工智能 ... 宇宙探索11-19
-
你知道宇宙中存在着这样一颗神奇又恐怖的行星吗? 你知道宇宙中存在着这样一颗神奇又恐怖的行星吗?它的表面温度能把你瞬间冻成冰条,有着能吞掉地球的风暴,还时不时下着钻石雨!还有他是唯一一个给计算出来的行星?你知道是什么星球吗?别急,先点个赞,现在跟你说 ... 宇宙探索11-18
-
星际争霸:国际太空探索背后的新角逐,一场宇宙版“权力的游戏” 你有没有想过,在我们头顶那片浩瀚无垠、神秘莫测的宇宙中,正上演着一场惊心动魄的‘星际争霸’呢?就像古代帝王争夺天下一样,如今各个国家和国际组织在太空这个无边无际的舞台上,为了探索宇宙的奥秘、争夺珍贵的 ... 宇宙探索11-16
-
宇宙奥秘的 AI 解读:从星系演化到暗物质探索 当我们仰望星空,那无尽的深邃和神秘总是引发人类无尽的遐想。宇宙,这个宏大而又充满未知的领域,一直以来都是科学家们探索的焦点。近年来,随着人工智能(AI)技术的飞速发展,我们在解读宇宙奥秘的道路上取得了前 ... 宇宙探索11-16
-
地外文明探索:开启宇宙奥秘之门 一、地外文明探索的历史与现状人类对地球之外智慧生命的思考与探索有着悠久的历史。在古代神话传说中,就充满了对神秘天外世界和可能存在的其他生命的想象。随着科学的发展,从哥白尼的《天体运行论》开始,人们逐渐 ... 宇宙探索11-15
相关文章
- 外星人存在与否:跨越宇宙的迷题与探索
- 星际争霸:国际太空探索背后的新角逐,一场宇宙版“权力的游戏”
- 宇宙奥秘的 AI 解读:从星系演化到暗物质探索
- 逐梦星河:中国太空计划开启宇宙探索新纪元
- 地外文明探索:开启宇宙奥秘之门
- 天体力学:探索宇宙的奥秘之匙
- 宇宙探索:科学家发现的 10 种奇怪现象!
- 天文馆新纪元:专家共绘未来蓝图,你准备好探索宇宙了吗?
- 人工智能在宇宙探索中的关键角色:开启太空新时代
- 探索宇宙的奥秘:人类如何实现星际旅行?
- 探索宇宙的重大突破:成功发射盐度探测卫星!🚀🌍
- 太空条约:人类探索宇宙的里程碑🚀🌌
- 你有没有想过,在浩瀚的宇宙深处到底隐藏着多少我们不知道的秘密
- 地下700米的“玻璃球”,探索宇宙之初 #中微子
- 探索宇宙的奇迹:揭开天文学和天体物理学的面纱
- 高校学子带福利院孩子参观海拔最高天文馆 探索宇宙奥秘
- AI 在太空探索中的伦理困境:当机器决定宇宙发现的优先权
- 探索宇宙起源:宇宙是如何诞生的?
- 华星创业:将在更多城市持续落地三体元宇宙探索中心
- 华星创业:持续开发三体元宇宙系列产品并在多城市落地元宇宙探索中心
热门阅读
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12