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通常我们都认为 , 核聚变或者核裂变反应发生到铁元素的时候就会停止 。 在我们的日常生活中 , 也有不少比铁更重的元素 , 又或者说原子序数比铁更高的元素 , 但很明显 , 如果核聚变的反应发生到铁元素就停止了 , 那么这些比铁元素更重的元素到底是怎么来的呢?
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万有引力助力核聚变
实际上 , 我们人类想要实现可控的核聚变非常困难 , 所以到了今天 , 我们仍然也没有完全掌握可控的核聚变反应 。 现在我们已经都知道太阳的反应就是属于一种核聚变反应 , 而且它时刻都在进行着这样的反应 , 并且在不断地发光发热 , 为我们的生活提供所需要的能量 。
这样看起来恒星的核聚变反应是非常容易发生的 , 而且反应的时间也可以很长 , 就拿我们的太阳来说 , 它大约还可以继续燃烧50亿年的时间 。 其实核聚变反应需要非常高的温度 , 恒星之所以可以产生核聚变反应 , 就是因为引力在其中发挥了非常关键的作用 。
这个引力就是我们常说的万有引力作用 , 是由英国的科学家牛顿发现的 。 不仅与物体的质量有关 , 而且与物体之间的距离也有关 , 物体的质量越大的时候 , 引力作用也会越大 , 但物体之间的距离越远的时候 , 引力作用就越小 , 而且引力还会呈数量级衰减 。 又或者直接用这个公式来表达:F=GMm/r^2 。
【太空|核聚变到铁就停止了?那么宇宙中比铁重的元素是怎么来的?】恒星中的物质就是受到万有引力的作用 , 而且由于它们的距离非常近 , 这个作用力也会变得比较大 。 所以恒星可以产生核聚变反应 , 并不是因为它一开始就可以达到很高的温度 , 而是受到了引力约束的影响 , 使物质之间的距离可以拉得很近 , 就达到了产生核聚变反应的条件 。 所以说 , 引力作用会在恒星核聚变反应中产生非常关键的作用 。
恒星演化的机制
所有的物质都是由粒子组成 , 在形成恒星之前 , 宇宙空间中充斥了大量的气体 , 它们主要是氢气和氦气 , 其他的人数大约占有其中的1% , 由于它们的距离拉得比较远 , 而且每一个粒子的质量都比较小 , 所以这一阶段的引力作用会非常小 。
这些物质漂浮在宇宙空间中 , 在引力的作用下会相互吸引 , 然后有些物质就会慢慢地聚集在一起 , 渐渐地就形成了原始的恒星云 。 由于粒子之间的距离已经拉近了 , 所以粒子之间的引力也会变得越来越大 , 随着聚集在一起的物质变得越来越多 , 它们的质量也会变得越来越大 , 产生的引力也会更大 , 整体就表现为慢慢地收缩 , 向心的引力压也会变得越来越大 。
随着恒星云在不断地收缩 , 但局部区域的收缩也会不均匀 , 这些不均匀渐渐就会使恒星云旋转起来 , 而且随着恒星云收缩得越来越小 , 旋转的速度也会变得越来越快 , 产生的离心力也会将最外围的物质甩出去 , 渐渐地就形成了一个恒星吸积盘 。
随着恒星核心收缩越来越快 , 核心的压力以及温度都会快速升高 , 温度就会达到一个临界点 , 也就可以引发氢核聚变反应 , 这时候就相当于恒星被点燃了 。
根据引力定律 , 恒星的质量越大 , 所产生的向心引力压也会越大 , 就会导致恒星收缩得越来越紧密 , 也就是密度会变得越来越大 , 因此它的体质也会变得越来越小 。 但事实上这些分析并不完全符合事实 , 恒星也没有随着质量的变大 , 而使体积变得越来越小 , 这又是为什么呢?
其实在恒星的核心产生核聚变反应之后 , 就会释放出巨大的能量 , 同时也会产生非常强大的辐射压 , 相当于会产生向外扩张的效果 。 这些作用就会与引力压产生冲突 , 当这两种压力产生平衡的时候 , 就会使恒星维持在一个体积稳定、而且发光发热的球体 。
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