为什么恒星内部一旦形成了铁,就会开始死亡?

时间:2020-12-14 09:21:07   作者:
恒星一旦接触到铁,就不会死亡,除非它们非常不寻常,质量非常大,演化不稳定,很难建模。一旦只有铁原子团的核存在于足够多的核中,它们就几乎立即死亡。在重恒星中,从硅燃烧到铁是一个极其迅速的过程,大约需要几天。一旦硅开始燃烧,恒星的死亡是不可避免的。

铁以外的聚变需要消耗能量。因此,当一个足够大的恒星的核心一直燃烧到铁元素时,它不能在不抢夺核心能量的情况下,产生除铁以外的任何元素。但是这样一颗恒星的核心是靠核聚变释放的能量所产生的辐射压力和电子简并压力来抵抗自身的重力。当核中只有铁团核时,实际上最终状态是Ni-56,铁核开始被核中的热光子分解,电子也开始被核捕获,使物质变得越来越富中子。这两种反应的结果是,恒星核心的压力急剧下降,然后在自身的引力作用下,恒星迅速坍缩。

这种坍缩释放出大量的能量,主要以中微子和反中微子的形式存在,它可以产生超新星,也可以产生黑洞。

超新星的事件发生时,绝对会有巨大的中子通量产生崩溃期间,会从核心向外,而这些中子可以吸收一些进一步的铁集团的核,产生中子富人和非常不稳定的重核然后β衰变回到稳定的山谷,沿着r过程途径,产生的所有比铁更重的元素。这样做的能量来自于核心坍缩本身,来自重力坍缩。这颗超新星将一些非常重的元素,连同恒星的整个外壳一起,喷射到星际介质中。所以有一个内在的扩散机制。

到目前为止,这是自然界中许多甚至大多数比铁重得多的原子核最可能的来源。还有其他可能发生r-过程的地点,但这些事件比核心坍缩超新星要少见得多。

还有其他进程可以创建重原子核,如s过程,发生在高度不稳定的大质量恒星在更低的中子通量,有证据表明,r过程和s过程丰富的峰值出现在元素的丰度谱在一些地区的银河系和其他星系。

但核心坍缩超新星仍然是r过程最有可能发生的位置。它们在宇宙的生命周期中非常常见,每颗超新星产生大量的r过程元素并不需要产生所观察到的丰度。

一般来说,重元素比比铁轻的元素要少见得多。
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