一颗中子星正在靠近太阳系,地球上有中子星物质吗

聚客2022-06-02  29

地球上的元素哪儿来的?感谢两代恒星、感谢中子星

[丰富的元素]

我们的世界丰富多彩,充满了各种元素。这些元素变成了我们看到的以分子形式存在的各种物质。

这种元素从最轻的氢开始,然后是氦,然后是锂、铍、硼……截至2017年1月15日,我们已经发现了118种元素。

没有这些元素,我们就无法生存。如果你想造一辆车,你会发现你需要很多元素。

找出汽车使用了哪些部件的最好方法是把它拆开。首先,我们将看到铁、塑料、石油和橡胶,然后是铝、硅、铜,最后是铂和金等贵金属。每一种材料都是制造汽车的关键原材料,这些材料都是由元素组成的。

那么有没有人想过这些元素都是从哪里来的呢?

但在早期宇宙中,它们都不存在。为了找到答案,我们需要回到宇宙的开端。138亿年前,宇宙在一次重大事件中诞生……大爆炸。

早期宇宙充满了能量。大爆炸之后,只是一片混乱,不像你今天看到的那样。

随着早期宇宙的冷却,能量被不稳定的物质和反物质取代,然后是质子和中子,最后是原子。

但它不是我们汽车中使用的铁、硅或碳原子。整个宇宙几乎完全由氢组成。

[第一代明星]

一定发生了什么事,给了我们其他的一切。事实上,宇宙之初的一切都是由氢构成的。氢原子是宇宙中最简单最轻的原子,只有一个带正电荷的质子和一个电子结合而成。

通过结合氢原子,宇宙形成了更大的原子,如碳和铁。

一切从最简单的原点开始。一个铁原子实际上是许多简单的氢原子结合在一起。

但是氢原子不会无缘无故粘在一起。质子带正电荷,所以当你将两个氢原子推得更近时,它们会拒绝靠近。他们真的不想牵手。这种排斥使早期宇宙成为氢原子相互回避的漩涡。

如果你能把它们挤在一起,它们就会牢牢地锁在一起,锁在一个点上。将原子挤压在一起,使它们融合。这种融合被称为核聚变。

把一个充满气体的宇宙改造成一个充满星系、恒星和行星的宇宙,第一步就是核聚变。巨大的氢云在自身重力下坍缩,随着越来越多的气体被吸引在一起,产生了压力和温度。

最后,核聚变在这些巨大气体球的核心深处被点燃。第一批恒星开始制造构成我们今天汽车的元素。

恒星基本上是一台将较轻元素转化为较重元素的机器。聚变发生在第一批恒星的核心,氢原子融合在一起产生氦。

当核心中的所有氢被耗尽时,恒星的核心开始坍缩并变得更热,有足够的能量将三个氦核融合成碳。

当氦用完时,它会再次坍缩,再次变热,然后氦变成氮...然后继续融合形成氧、硅和铁。

但这种不可思议的元素生产线不可能永远存在。聚变产生的原子越重,释放的能量就越少,所以把氢换成氦,氦换成碳氮氧,每次都会少一点能量。

而且融合的反应速度越来越快。对于像我们太阳这样的恒星来说,氢变成氦需要50亿到70亿年。当然,恒星的质量越大,速度越快。最大的恒星,只需要几百万年。

那么,从氦到碳的燃烧时间大约是氢的10%,而恒星开始熔碳后,只需要几百年就可以燃尽,所以这样的恒星离死不远了,因为它即将熔铁。


质量是太阳25倍的恒星的聚变时间表。

[超新星]

铁其实是恒星的致命毒药,因为当其他元素融合时,它们都能产生能量。虽然能量越来越少,但聚变铁不仅不会产生能量,甚至会吸收能量。

它带走了恒星维持生命所需要的能量,所以当恒星把硅变成铁需要一天时间的时候,在核心变成铁的那一刻,恒星坍缩、死亡、爆炸只需要一秒钟左右。

这种爆炸被称为超新星,它是宇宙中最明亮和最剧烈的事件之一。它所释放的能量足以使太阳整个生命周期所释放的能量相形见绌,其一生所创造的元素全部弥散成Tai 空。

爆炸留下的气体被称为超新星遗迹,它是一个膨胀的气泡,含有氢和从恒星核心混合出来的碳、氧、硅和铁。

超新星遗迹仍然含有氢,因为那颗恒星没有燃烧掉所有的氢。事实上,它只燃烧少量的氢气。它消耗的是恒星核心的氢,而恒星外层的大量氢是完整无损的。

所以大质量恒星的命运是非常悲惨的。很明显,有很多“食物”但是他们吃不到。最后,他们只能在“饥饿”中爆发。

所以我们用来造汽车底盘、车身、挡风玻璃、座椅的材料,都是这些恒星以超新星的形式提供给我们的。我们要感谢他们,他们的“牺牲”给我们的世界带来了这些元素。

【/br/】这就是著名的蟹状星云,早在宋代中国古人就观测到了。

[二代明星]

但是现在还不能造车,因为还有关键零部件,比如汽车电子产品的铜,还没有制造出来。为了制造这种至关重要的金属,新一代恒星必须以更奇特的方式死亡。

当老一代恒星留下的膨胀的超新星遗迹撞击邻近的气体云时,冲击波的压力就成了新一代恒星的完美托儿所。

这就是宇宙的循环,恒星的生存法则。他们过着自己的生活方式:他们死亡,膨胀,爆炸,然后将他们的物质注入气体云,然后形成具有更重元素的新恒星。

就这样,再次重复这个循环。

形成这些第二代恒星的气体充满了超新星抛出的碳、铝和铁。如果第二代恒星也是大质量恒星,它们的寿命也一样短,只有几百万年。

但是他们经历了不可思议的蜕变。这些恒星迅速膨胀到原来的100倍,然后冷却下来,变成了一个红色的幽灵。一个二代明星变成了红巨星。在扩散的外层,铁慢慢转化为铜,但不是通过聚变。

铁的原子核有26个质子,这是一个很大的电荷,所以它会排斥我们试图注入的任何质子。那么,我们怎样才能让更多的质子进入呢?

我们放入质子的方式是欺骗原子核。我们不是用质子射击,而是用中子射击。在恒星外层碰撞的原子有时会释放出中子。中子没有电荷,所以它们不会被铁屑中带正电的质子排斥。

这些中子可以附着在铁原子周围。原子是非常小的东西,所以它是一个非常小的目标。但是在恒星外层附近有许多粒子在飞来飞去。如果一个中子不小心击中了一个原子,就会被卡住,这实际上会使原子核变大。

一个又一个中子撞击一个原子,然后这个中子实际上可以衰变为一个质子。中子自发分裂出一个电子,电子被喷射出去,质子被留下。这个过程把铁变成铜。

科学家将这种神奇的转变称为“β衰变”。

所以你可以通过捕获中子,在数千年或数百万年内慢慢积累重元素。最终,红巨星的核心耗尽燃料,恒星爆炸,将富含铜的外层吹进Tai空...

多亏了两代明星的生死,我们才能在汽车上安装铜线。

[中子星合并]

但我们仍然缺乏一些较重的金属,如用于电池的铅和用于电子设备接口的金。宇宙是如何形成这些超大原子的?

以前大多数科学家都认为超新星的爆炸足以完成这项工作,所以以前的天文学书籍,在谈到“黄金从哪里来”的时候,都会告诉你“黄金来自超新星的爆炸”。

然而现在,我们知道不可能在普通恒星中制造金原子,也不可能在垂死的大质量恒星中制造金原子。

为了让原子足够大,我们需要大量的中子,甚至更多,我们需要一个真正的灾难性事件。

但如果超新星还不够强大,宇宙中还有什么能更强大?形成重元素需要大量的中子,所以另一种可能的理论是:最重的元素是在双星系统中两颗中子星的合并中产生的。

中子星是宇宙中最奇怪的天体之一。它们是由巨星坍缩的核心形成的。

当你把几倍于太阳质量的东西压缩成一个只有几英里宽的球时,电子与在里面飞行的质子结合形成中子,最终形成一个密度非常高的中子球,大约有一个城市那么大。

中子星密度极高。如果你有一茶匙中子星物质,它的质量将有10亿吨。如果两颗相邻的恒星一起死亡,那么它们留下的两颗中子星就可能形成一对旋转的双星系统。

但这种合作关系注定要失败。两颗非常接近的行星戏剧性地交织在一起。

随着时间的推移,它们越来越近,直到最后融合,产生了大爆炸以来最剧烈的爆炸。这种爆炸被称为中子星合并。

这种爆炸产生的能量将是毁灭性的,几乎无法用语言来描述。这就像吸收了太阳一生释放的所有能量的总和,然后在一秒钟内全部释放出来。

2013年6月,美国宇航局的雨燕卫星在附近的星系中发现了伽马射线爆发...这是中子星合并的标志。

科学家通过哈勃太空望远镜空捕捉到伽马射线爆发源的图像,证实中子星合并产生了包括金在内的非常重的元素,产生速度非常快。在这一事件中,黄金的产量超过了地球的质量。


中子星碰撞想象图

[关于新能源汽车]

好了,到目前为止,我们基本上拥有了制造汽车的所有要素。我们可以生产汽车。

但是,现在新能源汽车越来越多。既然是新能源车,电池是必不可少的,而电池是必不可少的元素:锂。

锂是宇宙中最神奇的故事之一。它是仅次于氢和氦的最轻元素,只有三个质子和四个中子。

其轻便性使其成为新能源汽车电池的理想选择。锂正迅速成为地球上最受欢迎的金属之一。

但它也是宇宙的奇迹。大爆炸产生了微量的锂,但随着第一批恒星的形成,这种锂消失了。与氢和氦不同,锂在原子尺度上相当稳定。锂有点易碎,实际上可以分解成各个部分。

随着时间的推移,这些第一批恒星产生的少量锂不会持续太久。一旦形成,就会再次被星核摧毁。

我们地球上的锂不是由铁、铜、铱这样的恒星构成的。锂不会与较轻的元素融合,而是在较大的原子爆炸时产生。

回答锂是怎么来的问题就像从科幻小说里看到的情节,有点像Waitai 空的射线枪。射线枪是超新星,子弹是宇宙射线。

当高速粒子以接近光速穿过空时,宇宙射线就是亚原子粒子。它们是在超新星爆炸中加速的高速原子核。这时,如果另一个原子核挡住了去路,它就会撞击并压碎它们,而这个撞击中的一片弹片就是锂。

这个过程有点像保龄球。保龄球是宇宙射线,而大头针是其他原子核。当保龄球碰到球瓶时,球瓶会向四面八方散开,其中一个球瓶可能是锂。

宇宙射线在整个空星系之间和星系之间传播,所以宇宙射线通过分裂其他元素形成锂。实际上是在恒星之间的空空间形成的。今天,地球上几乎所有的锂都是这样制成的。

在浩瀚的宇宙中,原子一个接一个地被制造出来,然后滚进形成太阳系的气体云中。所以在太阳系形成,地球形成的时候,锂来到了我们地球。

这是制造宇宙中所有元素的故事。有了这些元素,我们终于拥有了汽车,这真是太神奇了。

当你驾驶一辆汽车时,你真的是在驾驶一辆从137亿年前就开始制造的最终产品汽车。“新车”的味道其实是“旧宇宙”的味道。

如需转载,请注明出处:快科技

责任编辑:对上面Q文的纠错

主题:宇宙元素地球

转载请注明原文地址:https://juke.outofmemory.cn/read/236386.html

最新回复(0)