就像我們的太陽(yáng)一樣,所有恒星都是通過(guò)核聚變來(lái)發(fā)光發(fā)熱的,這是因?yàn)榫圩兊倪^(guò)程中會(huì)釋放能量,恒星通常都是從氫元素開始聚變,由氫元素聚變成氦元素,通常為四個(gè)氫原子聚變成一個(gè)氦原子,但是巨變之后的氦原子比4個(gè)氫原子的質(zhì)量要小,這說(shuō)明在這一過(guò)程中會(huì)有質(zhì)量損失,而損失的質(zhì)量正是轉(zhuǎn)變成了能量。
通常大質(zhì)量恒星從氫元素開始聚變成氦元素之后,會(huì)順著元素周期表一路向上聚變,因?yàn)楹ぴ乜梢跃圩兂射囋?,接著鈹元素,硼元素等一直聚變下去,直到出現(xiàn)鐵元素的時(shí)候,這個(gè)恒星的死亡時(shí)刻就會(huì)到來(lái),因?yàn)橐坏╄F元素在恒星內(nèi)部開始出現(xiàn),就代表著超新星爆發(fā)要開始了,這顆恒星會(huì)發(fā)生劇烈的爆炸,之后轉(zhuǎn)變成一顆中子星或者黑洞。
那么為什么進(jìn)行的鐵元素的時(shí)候,恒星內(nèi)部的核聚變就不能再進(jìn)行下去了呢?原因說(shuō)起來(lái)也簡(jiǎn)單,就是鐵之前的元素再聚變成鐵元素的時(shí)候已經(jīng)不是能量釋放狀態(tài)了,而是需要吸收能量才可以做到。
為什么鐵之前的元素聚變的時(shí)候可以釋放能量,但是鐵元素就不能再釋放能量而需要吸收能量了呢?這里就必須得說(shuō)一下中子的形成了,當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子合成中子的時(shí)候,它是需要吸收能量的,因此中子的質(zhì)量通常要比一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子相加之和要大。
鐵原子的構(gòu)成是26個(gè)質(zhì)子26個(gè)電子和30個(gè)中子,合成如此多的中子需要吸收大量的能量,因此合成鐵元素需要吸收的能量已經(jīng)超過(guò)了低級(jí)元素?fù)?jù)變成鐵元素原子核釋放的能量,所以當(dāng)恒星內(nèi)部出現(xiàn)鐵元素的時(shí)候,就代表著這顆恒星內(nèi)部需要吸收的能量已經(jīng)超過(guò)了其釋放的能量。
當(dāng)恒星內(nèi)部不再釋放能量的時(shí)候,它的內(nèi)部輻射壓將陡然減少,巨大的引力壓縮之下,所有的物質(zhì)都會(huì)向核心集中,因此恒星塌縮現(xiàn)象就發(fā)生了,而且這樣的事情只發(fā)生在一瞬間,巨大的質(zhì)量會(huì)將恒星的中心元素進(jìn)一步聚變,所以這一瞬間也會(huì)產(chǎn)生鐵以及鐵以上的很多元素,而且這些元素都是需要吸收能量的,恒星的中心會(huì)產(chǎn)生1000億度的高溫,在劇烈的高溫高壓之下就形成中子星,而當(dāng)中子星形成之后,繼續(xù)坍縮的物質(zhì)撞擊到中子星的表面就會(huì)被反彈出去,從而也就會(huì)發(fā)生劇烈的超新星爆發(fā)現(xiàn)象了。
不過(guò)一般認(rèn)為只有原始質(zhì)量超過(guò)太陽(yáng)八倍的恒星才會(huì)發(fā)生超新星爆發(fā),因?yàn)槠渥罱K剩余質(zhì)量會(huì)超過(guò)白矮星的上限(1.44倍太陽(yáng)質(zhì)量),這樣的恒星內(nèi)部的溫度和壓力足以造就中子星,而中子星的產(chǎn)生途徑就是超新星爆發(fā)。
如果恒星中心但溫度更高壓力更大,溫度超過(guò)3000億度,那么很可能就會(huì)產(chǎn)生黑洞了,產(chǎn)生黑洞的超新星爆發(fā)的時(shí)間通常都很短暫,因?yàn)楹诙磿?huì)迅速吸收發(fā)生超新星爆發(fā)的恒星的物質(zhì),幾乎會(huì)將整個(gè)恒星都吸入其中。
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