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大宇宙如何制造出小元素?

科普小知识2021-11-26 12:16:48
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世界是由物质组成的。物质的最小单位是粒子,它们统称为元素。因此,从天体到尘埃的一切都是由元素组成的。人体由60多种元素组成。其中,碳、氢、氧、钙、钠等11种必需定量元素集中在元素周期表的前20种元素中,铁、铜、锌、锰等10多种必需微量元素中。

到目前为止,已经发现了109种元素,其中元素93~109都是人造的,元素1~92都是宇宙物体自己酿造和制造的。在对“耳语”陨石进行直接分析和光谱分析后,科学家们得出结论,太空中的元素与我们地球上的元素高度一致并不是偶然的。换句话说,我们地球的所有基本元素都来自宇宙天体。看到这个,你可能会问,太空中没有工厂,那么多元素是怎么来的?

大宇宙如何制造出小元素?

早期宇宙中最亮的星系

早期宇宙中的主要物质是氢,氢的成分逐渐浓缩并从薄片中堆积成块状。这种核物质能量很大,爆炸后会形成不同质量的恒星。每颗恒星都是一个巨大而长寿的熔炉。可以想象,这个大熔炉一定是由体积更大、温度更高的星系组成的,以光年计量(光速为每秒30万公里)。

一般来说,恒星的内部温度非常高。以我们的太阳为例。它的核心温度为1500万摄氏度,直径为139.2亿千米。它在宇宙的恒星中体积很小,所以它只能将氢转化为氦。它生产元素的能力仅此而已。宇宙中有许多比太阳大得多的恒星。要制造铁,它的体积必须比太阳大8倍。它们异常炽热的核心会导致其中的原子碰撞并相互融合,产生新的元素。在恒星生命的末期,它们会在剧烈的爆炸中死亡,巨大的能量会将瞬间形成的新元素喷射到非常遥远的地方——我们地球的基本物质就是从这种方式产生的。

因此,恒星是宇宙元素的主要生产者。尽管它们都来自最轻的元素氢,但它们在循环演化过程中产生的元素越来越重。当然,这种能力取决于自己的素质。一颗超大质量恒星,从诞生到死亡,是一个不断产生新元素的车间,在其生命的不同阶段产生具有不同性质的元素。

总而言之,恒星在生命的最后阶段会抛出人造的重元素——有两种方法可以让所有的东西受益,所以更恰当的说法是恒星“生得伟大,死得光荣”。简单地说,地球和人类是“恒星的后代”。如果地球被称为人类之母,那么太阳就是人类的祖母,宇宙中的深空星系就是我们的祖先。

两年前,美国宇航局观察到W44星爆炸演变成超新星,并绘制了这颗蓝色星球剧烈扩散的惊人图像,使人们真正感受到了恒星死亡所带来的超级能量。W44距离地球大约10,000光年。其内部核燃料已经耗尽,无法继续维持自身结构的平衡。它在巨大的内部重力作用下坍塌,然后变得不稳定并剧烈爆炸,形成辐射爆炸。随着坍缩的继续,它的外层被抛入太空,并扑向周围的星际物质。碎片散落并扩散了100光年。

这短短几秒钟的过程是一个美妙的时刻,此时恒星正在制造新的元素并将它们扩散开来。