宇宙中的氢元素是否会耗尽?恒星消亡后如何形成新的恒星?

新谈科技 2023-06-09 17:00:33

宇宙中的氢元素是否会耗尽?恒星消亡后如何形成新的恒星?

氢是已知宇宙中最简单的元素,是宇宙中许多恒星的主要燃料。在恒星的核心,任何时候都会发生大量的氢气聚变反应,释放出源源不断的能量,使恒星在宇宙空间中发光发亮。人们通常认为,当一颗恒星死亡时,留下的残余物不会形成新的恒星,因为它们已经耗尽了燃料,但事实并非如此,事实上我们已经观察到,新一代的恒星可以从前几代的残余物中形成。问题是:为什么在恒星消亡后会形成新的恒星?会不会是因为宇宙中的氢气正在耗尽?当然不是。

事实上,这有两个主要原因。首先,宇宙中消亡的恒星是浪费的。核聚变反应需要高温,而恒星之所以能够满足这个条件,是因为它们由于自身的引力而坍缩,这也被称为引力坍缩,从能量的角度来看,这实际上是将恒星物质的引力势能转换为热能。对于一颗恒星来说,离其中心越远,物质的温度就越低,当物质达到一定程度时,就不能满足核聚变反应的条件,所以恒星的核聚变反应只会在其核心部位发生,我们可以称之为核心反应区。在'核心反应区'释放的能量会产生一个外部的'辐射压力',防止恒星的'引力塌陷',恒星的质量越大,恒星内部的核聚变反应就越激烈。

恒星的质量越大,其内部的核聚变反应就越激烈,当它达到一定的质量时(一般认为是太阳质量的50%),'辐射压力'会形成一个'辐射层',阻止恒星外层的氢进入其'核心反应区'。因此,宇宙中质量最大的恒星是如此'浪费',以至于它们在余生都无法使用外层的氢,例如像太阳这样的恒星,通常只消耗它所拥有的氢的10%左右,甚至在它死亡的时候。由于宇宙中小质量恒星的核聚变反应相对较弱,它们没有辐射层,外层的氢气可以通过对流进入它们的核心反应区,所以它们可以非常缓慢地消耗自己的氢气,通过这种方式,它们可以非常缓慢而充分地消耗自己的氢气,从而拥有数万亿年甚至更长的寿命,这比宇宙的年龄138亿年要长很多。

因此可以说,宇宙中已经灭绝的恒星确实已经耗尽,而那些没有耗尽的恒星至今还没有耗尽燃料。由于恒星内部核聚变反应的强度与它的质量成正相关,质量越大的恒星就越废,它的寿命就越短,所以质量远大于太阳的恒星通常都有寿命,当它们灭亡时,其残骸中仍含有大量的氢,因此有可能形成新的恒星。II.宇宙中的氢气太多,根据目前流行的科学观点--大爆炸理论,宇宙诞生于大约138亿年前的大爆炸中,是一个非常热和密集的奇点。在这期间,宇宙不断膨胀,温度不断降低,最终形成了我们今天看到的宇宙。

该理论认为,宇宙中的氢气来自于宇宙之初,在大爆炸后很短的时间内(10^-12秒),宇宙产生了大量的质子和中子,我们都知道这其实是氢核。在大爆炸后约100秒,宇宙也经历了一次原始核合成,在此期间,宇宙中质子和中子的比例约为7比1,宇宙的温度和密度适合轻元素的产生。大约35分钟后,宇宙的温度和密度进一步下降,原始核合成时期结束。元素。氢气在整个广袤的宇宙中被大量发现,而恒星所含的氢气只有一小部分。当一颗恒星死亡时,留下的残骸使它所在的区域相对密集,因此更有可能增生,随着这个过程的继续,宇宙中的自由氢被添加到其中,从而喂养新的恒星。

综上所述,一颗恒星死亡后之所以能形成新的恒星,是上述两个原因的结合,当然,宇宙中的氢气并不是取之不尽的,随着时间的推移,它最终会耗尽。好消息是,宇宙中的氢气非常多,据科学家称,自宇宙诞生以来所消耗的氢气量甚至没有达到其总量的1%,所以宇宙在未来很长一段时间内还会继续保持恒星的状态。好了,我们今天的内容就到这里了。欢迎大家关注我们,下回见。

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