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为什么一颗恒星会在其核心达到核密度时发生爆炸?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-04-02 08:42:21

我不确定问题中的核密度是什么意思,但大恒星可以爆炸成超新星。最小的尺寸是8.3个太阳的质量(根据恒星的组成需要稍微多一点)。质量较小的恒星不会爆炸。恒星爆炸是因为它的核心耗尽了燃料,然后突然坍缩。核心压力的突然大幅增加是引发爆炸的原因。

为了进一步理解这一点,需要解释恒星的生命周期。引力使星际尘埃云坍缩形成恒星。一颗新形成的恒星是由氢和氦的聚变提供动力的,因为宇宙中大量的物质都是氢,所以这是恒星的初始组成(还有少量的其他原子)。由于引力的作用导致更多的坍缩,原恒星开始变热,核心的压力也大大增加。在核心1300万K处,氢聚变开始并开始运动这是所有恒星的主要动力。这是重力向内压力和核聚变向外压力之间的平衡,核聚变产生了大量的能量。恒星稳定下来,然后以稳定的速度继续运行。

随着时间的推移,氢被消耗,氦在核心中积累。核聚变区向外移动,氢仍然存在的地方。核内缺乏聚变(氦是惰性的)会降低外部压力,导致核内压力和温度升高。当它上升到1亿K时,氦聚变就开始了。这极大地增加了向外的压力,恒星膨胀成一颗红巨星。氦聚变成碳和氧,开始在内核中积累。氢在更远的地方还在聚变。恒星以不同的成分形成分层的壳层,每个壳层中也会发生不同的聚变反应。同样的压力上升循环继续,碳在5亿K开始聚变,氖在12亿K开始聚变。

这种模式只适用于质量更大的恒星,因为质量小于太阳质量8.3倍的恒星无法产生足够的内向压力来产生重元素聚变所需的极高温度。但最重的恒星形成了这种模式,核心的硅聚变成铁。

为什么一颗恒星会在其核心达到核密度时发生爆炸

在压力和温度允许的情况下,氢(H)、氦(He)、碳(C)、氖/镁(Ne)、氧(O)和硅(Si)等离子体的同心壳层正在恒星内部燃烧。聚变产生的副产品像雨点一样落在下一层,形成下面的壳层。由于硅的熔合,一个铁(Fe)等离子体的惰性核正在中心稳定地建立。

铁是死胡同。它不能融合并产生能量(如果融合就会消耗能量)。当更多的元素聚集起来时,向外的压力就会下降,并且没有可能通过熔合更高的元素来恢复。最终,引力获胜,导致了突然的大规模坍缩,温度飙升,导致大规模聚变和爆炸。这是超新星。
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