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宇宙初生时的元素-恒星的最初燃料是氢元素,它是怎样出现的?不只是宇宙之

恒星最初的燃料是氢元素。它是怎么出现的?不仅仅是宇宙的创造

当宇宙中的恒星形成时,其内部核聚变消耗的原料基本上是氢,也就是说,恒星从氢开始核聚变,然后发光,然后恒星通过核聚变合成氦,然后合成锂,所以只有氢不能由恒星形成,那么提供原始聚变原料的氢来自哪里呢?

氢是宇宙中所占比例最大、最原始、最简单、最早的元素。科学家认为,氢在宇宙可见物质中占90%以上,我们的太阳已经形成了50亿年,但它的核聚变仍然燃烧氢。现在我们人类已经发现了100多种元素,但它们的形成基本上是氢元素,它们是在氢元素的基础上,通过各种元素的层层聚变。

事实上,宇宙中几乎所有的氢元素都来自宇宙的开始。目前的天文物理理论认为,宇宙是由奇点大爆炸形成的。大爆炸后的一秒钟,各种粒子开始形成。十秒钟后,原子核中的质子和中子也开始形成。然而,直到30万年后,当宇宙中的温度和压力下降到足够低时,氢原子才开始形成大量的氢原子,在此期间,宇宙中几乎所有的电子、质子和中子都合成了氢氦锂。其中氢元素最多,氦元素次之,约占宇宙初始物质元素的98%。因此,宇宙中几乎所有的氢元素都来自那个时期,这为后期恒星的形成提供了足够的核聚变燃烧原料。

宇宙初生时的元素-恒星的最初燃料是氢元素,它是怎样出现的?不只是宇宙之

请注意,为什么说“几乎所有的氢元素”而不是“所有的氢元素”?这是因为宇宙中还有另一件事可以创造氢元素,那就是中子星碰撞。当两颗中子星碰撞时,会发生比超新星更猛烈的爆炸,产生超过3000亿度的高温。此时此刻,大量的中子星物质将被抛出。这些基本上都是以中子简并态存在的中子物质。一旦离开中子星的高温高压环境,中子就会脱离中子简并态,成为自由中子。但此时中子状态非常不稳定,大约15分钟后贝塔衰变,即中子释放电子,所以其余将是质子,同时也会释放反中微子,反中微子很小,以能量形式释放,与中微子一起淹没消失,形成能量爆发。

因此,当贝塔衰变发生时,一个中子可以产生一个电子、一个质子和一个反中微子。反中微子以能量释放后,剩余的电子和质子将形成氢原子。如果中子参与,氢元素的两个同位素将形成,因此,中子星碰撞也可以产生部分氢元素,其总量可能达到数百个地球的质量,然而,中子星碰撞形成的氢几乎可以忽略宇宙大爆炸形成的氢物质。

一些科学家认为,生成中子星的超新星爆发也会产生部分氢元素,其原理与中子星碰撞相似,但必须能够形成中子星的超新星爆发。内部中子星形成后,由于巨大的内部冲击和爆炸,一些中子星物质会飞溅,有些会形成氢元素,但这样形成的氢元素重量较小。

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