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中子星爆炸似乎是我们的起源所必备的要素。
图为:艺术家想象的两个正在合并的黑洞,它们与2017年LIGO探测到的黑洞类似。图源:LIGO/加州理工学院/麻省理工学院/索诺玛州(AURORE SIMONNET)
在2017年的时候,激光干涉引力波天文台(简称:LIGO)实验探测到了两颗中子星相撞时产生的引力波,这在宇宙和整个天文界中都引起了电磁和引力的波澜。
这一非凡事件虽备受期待,但还从未以这种方式出现过,它不仅为我们提供了一些有关恒星死亡的新数据——它还从根本上改变了我们对人类本身和组成人类的原子从何而来的理解。
你可能听说过“我们是星尘”的观点,这没错,但并不是完全正确。
本质上,恒星是一台炼金机器。刚开始时它是一个主要由氢气组成的巨大球体,在自身引力的作用下,慢慢地收缩挤压其中心区域,最终使得恒星的核心变得非常热且致密,成为一个核反应堆,将氢聚变成氦。
在我们太阳的核心,这个过程正在上演。每秒有数亿吨氢转化为氦,我们接收到的阳光本质上只是这些反应产生的余热。
绝大多数恒星的一生就是这样度过的:不断地燃烧自己,数十亿年持续将氢转化为氦。当它们最后死亡时,当它们变成红巨星逸散外层时,聚变爆发,从而产生锂、碳和氮,以及少量更重的元素。
如果想要找到能填满剩余周期表的化学元素,我们要找到一颗比我们的恒星大得多的恒星。设想中,这颗恒星的质量大约需要是太阳的8倍,其中心应有一个燃烧着高温的核熔炉,这个温度之高是我们很难想象的。
在恒星核心的氢供应被消耗完了之后,核心里会沿着周期表顺序继续燃烧氦、碳、氖、氧和硅,仅仅几百万年后,恒星的核心变成了铁,使得恒星膨胀的聚变辐射走向尽头。
到那个时候,任何都无法阻止恒星自身的坍缩,这会导致一场壮观的超新星爆炸。最终,残骸中心要么是一颗密度超高的中子星,要么是一个黑洞。
要知道,是最后一次爆炸本身,而不是内部的燃烧过程,使得恒星留下化学遗产。在很短的时间内,冲击波穿过恒星各层产生爆炸,产生极其强烈的热量和压力,从而使得核聚变前端产生的爆炸携带着由新元素组成的放射性外壳进入了星际空间。
宇宙中的这些星尘播下种子,准备组合成新的恒星,新的行星,新的生命。多年来,人们一直认为这些恒星的死亡是使得宇宙中富含金属和其他重元素的主要机制。
但越来越多的证据表明,对于金、铂和铀等重金属而言,超新星只是一个开始。一颗体积极小、密度很大的中子星才可能在爆炸中产生那些占据周期表剩余部分的元素。
回顾LIGO的探测,当这次天文现象的信号第一次被发现时,世界各地的天文学家都在用望远镜观测天空的同一区域。观测结果发现在短暂的闪耀中有一个明显的信号,这表明恒星创造了重量足以超过地球几倍的黄金。
中子星的碰撞似乎对我们探究化学起源至关重要,遥远以前的时代那些难以想象的激烈的恒星活动最终诞生了我们。实际上,这个起源故事会更加复杂。
我们身体中的大多数原子根本不是来自恒星。事实上,它们要古老得多。如果把身体里所有的原子加起来,超过60%是氢,但宇宙中大部分的氢从来不在恒星中。
氢,更确切地说,后来与电子结合形成中性氢原子的质子,是在大爆炸的原始火焰中产生的。
在宇宙形成之初,宇宙各处都被一种核前等离子体填满,其温度和密度甚至超过了最大质量的恒星的核心。
随着火焰的膨胀和冷却,构成原子核的质子和中子首先出现了。
最初氢以孤独的质子形式出现,同时还出现了少量的氦和锂。自第一次出现,这些原子核已经存在了138亿年,它们聚集在恒星中,最终聚集成为我们。
所以,你是星尘,但也是大爆炸的灰烬:是不可阻挡的引力和时间的流动最终将古老的原子聚集到一起形成了如今的我们。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. Kylin- cosmosmagazine
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原文地址:今日头条 |
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