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宇宙中的重元素是如何形成的?


簡單來說,宇宙中重元素的形成與恆星有關。在宇宙大爆炸的最初階段,通過太初核合成,宇宙中形成了質量分數為75%的氫和25%的氦,此外還有極少量的3號元素鋰和4號元素鈹。直到後來宇宙中形成恆星之後,重元素才能被大量合成,這是地球生命能夠形成的關鍵。

在宇宙大爆炸數億年之後,瀰漫在宇宙中的氣體雲在密集區域通過引力坍縮形成恆星。在恆星的核心區域,氫原子核通過質子-質子鏈反應以及碳氮氧循環聚變為氦原子核。等氫耗盡之後,聚集在核心的氦通過3氦過程能夠進一步聚變為碳。接下來,碳原子核又會通過氦核作用聚變成氧,氧也能通過氦核作用聚變成氖。如果是大質量恆星,即質量是太陽8倍以上的恆星,它們的核心將有足夠高的溫度和壓力來進一步使氖發生核聚變,從而形成更重的元素。當核心合成出26號元素鐵之後,核聚變反應無法繼續進行,這是因為使鐵發生核聚變所需的能量大於這個過程所能釋放的能量,這會導致恆星的結構不能繼續維持,由此引發超新星爆發。

在超新星爆發過程中,產生了極高的溫度以及大量的中子,鐵原子核通過快中子捕獲過程(R-過程)合成了更重的元素,一直到94號元素鈈。隨著超新星的爆發,重元素被散播到宇宙中,人體中的鐵、鉀、碘等重元素都是源於太陽系形成之前的某個超新星爆發。因此,沒有超新星,地球上就不可能出現生命,我們曾經都是恆星的一部分。

此外,根據最近的一項研究,雙中子星合併也會合成大量的重元素,其中包括金和鉑。


宇宙已知中最大量的元素是氫和氦(暗物質暗能量除外),分別佔到可觀測物質總量的80%和接近20%,其餘120多種元素總量還不到1%。這就不難理解為什麼天文學家把氦以後的元素都稱為重元素了。

大爆炸後的剩餘物質,結合成了氫原子,這是最常見的元素,然後氫原子在引力作用下聚成團,滾雪球般越來越大,內部溫度越來越高,終於達到某個臨界質量後,氫原子核聚變開始了,兩個氫原子結合產生一個氦原子,並且損失一點點質量,放出大量光和熱,恆星誕生了。

當一個恆星燃燒到了一定階段,氫原子越來越少,氦原子也開始聚變,生成更高原子數的元素,損失一點點質量,繼續放出大量光和熱,鋰鈹硼炭氮氧氟氖。。。這個過程可以繼續下去直到生成了鐵元素,鐵元素聚變所需的外部能量大於本身聚變放出的能量,所以鐵元素聚變不可持續,恆星的其他元素減少,鐵元素越來越多,恆星的燃料耗盡了,溫度開始下降,內部壓力逐漸抵不住自身的重力,恆星開始塌縮,然後發生一次劇烈的大爆炸,不同質量的恆星塌縮後的命運不同,質量小的變成白矮星,稍大的變成中子星,再大的就變成黑洞。這就是超新星爆發。這個過程恆星會向外拋灑出大量的物質,氫,氦,,,鐵都被拋灑到宇宙中,同時爆炸產生的巨大壓力和能量進一步將一部分鐵聚變成更重的元素,金,銀,鎢等等重元素都由此產生了。

所以說超新星爆發是宇宙的大熔爐,他製造構成我們世界的各種重元素。

當然,中子星,白矮星的碰撞也可以產生大量的重元素,比如上次引力波發現的中子星碰撞事件,推測可能產生了大量的金元素。

以上


是由恆星產生的,然後在恆星死亡時爆炸(超新星爆發)散落到宇宙中,恆星越大壽命越短並且質量越大的恆星能製造的元素就越重,這個我會一一解釋,1.這是因為恆星在引力的作用下內部的溫度非常高壓力也非常強,相應的恆星質量越大引力越強,引力越強恆星內部的溫度就越高壓力也越高,溫度越高壓力越高代表恆星內部進行的核聚變越強烈,核聚變越強烈就代表它消耗氫元素的速度快,恆星中氫元素一旦消耗幹完就代表這顆恆星生命的終結,這就是為啥恆星越大死的越快的原因。

2.為啥質量越大的恆星能製造的越重的元素,因為當大質量的恆星氫燃燒完之後,會在自身引力作用下坍縮,這一過程會使得核心溫度和壓力大幅升高,然後會達到發生He聚變的條件,產物大致是碳(C)和氧(O),當氦逐漸消耗,恆星又開始坍縮,溫度和壓力進一步升高,然後是C、O聚變,產物大致是硅(Si),然後Si聚變成鐵(Fe),由於Fe的比結合能最大,可以簡單理解成Fe聚變產生的能量得不償失,於是聚變的鏈條到Fe鐵就停止了,此時恆星就像一顆洋蔥,最外到最裡層依次是H、He、C、Si、Fe,並且大質量恆星核心核聚變產生了鐵及其之前的重元素之後,恆星會劇烈坍縮形成超新星爆發時恆星中的鐵元素在高溫高壓下,與自由中子、電子、質子等發生反應,產生鈾之前的所有重元素,然後重元素會隨爆炸(超新星爆發)散落到宇宙中,而鈾之後的重元素的起源可能是一種更加狂暴而罕見的機制--密度超高的中子星之間發生的相撞產生的。

a小質量的恆星由於引力不夠大溫度和壓力不夠強導致核聚變無法持續的進行不下去,比如太陽聚變完氫(H)之後就不聚變了因為太陽的溫度(中心溫度1500萬度)無法讓氫(H)聚變成的產物氦(He)再次聚變,所以質量越大的恆星就製造出越重的元素,能聚變到鐵的恆星質量體積是非常大的溫度也很高保守米說都有10億度,目前人類發現的最大恆星是天文學家觀測到命名為R136a1恆星,質量為太陽的265M,體積是我們太陽的27,000倍,亮度是大陽的1000萬倍,表面溫度4萬度,太陽的表面溫度也才6000度。

天文學家也發現了迄今為止人類已知的最小恆星是顆被命名為EBLM J0555-57Ab,距離地球約600光年,大小與太陽系的土星相近,還有恆星的顏色和溫度有關,恆星溫度與顏色關係大約為溫度越低,顏色越偏紅,溫度越高,顏色越偏藍紅色:3000攝氏度; 黃色:6000攝氏度; 白色:10000攝氏度; 藍色:20000攝氏度。


根據我自己的觀點,宇宙第一次運動產生的三個差異點,造就了空間出現的三個條件,長,寬,高。

而同時也是氫原子的基本結構。所有元素都來自於氫原子的變化。宇宙中沒有完全相同的兩個氫原子。

能量越大的恆星內核氫原子進化度越小,差異度也小。只有巨大的壓力才會使之核聚變。

新的原子由此產生,而重元素是二類,三類星體內核自身產生的。產生元素的種類與各自的內核純度有關係。地球應該可以自己製造絕大部分元素,包括特殊環境下合成石油。

隨著時間推移,更多重元素會在地球上發現。

元素周期表是地球製造工廠的歷史時間表。

多發現一個元素周期表上還沒有填上的重元素,就意味著地球又老了一個周期。


這是一個科學的問題,也是一個神造的問題,它存在了,還存在一個自然的問題。這樣的問題,我是一丁點兒都不知道的。至於別人知不知道,社會知不知道,我就不知道了。我想,我們老百姓要去管這些事情做什麼呢?待該知道的時候,再去知道不好嗎?不該管的不管,不該做的不做,這就是我做人的原則。


謝謝邀請,關於元素我實在不懂,用道德經的理論談一點淺見,道德經中開篇是這樣講的:無,名天地之始。有,名萬物之母。有是從無中生出來的,無即是道,有即是物質。用佛法的理論叫真空妙有。有是從真空中生出來的,這個真空就是真如自性。也就是說一切世界所有物質都是心現識變的產物,唯心所現,唯識所變。


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