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太陽核心內部都造不出來的重元素!科學家認為它們造出來了!


萬物科學我們的世界由元素構成,常見的元素如輕元素,碳、氧和氦,由於恆星內部強烈的聚變能將質子壓在一起而存在。但是,從鈷、鎳到銅,再到碘和氙,...

- 2019年3月25日22時59分
- 科學文摘 / 萬物科學

萬物科學

我們的世界由元素構成,常見的元素如輕元素,碳、氧和氦,由於恆星內部強烈的聚變能將質子壓在一起而存在。但是,從鈷、鎳到銅,再到碘和氙,包括鈾和鈽,這些元素太重了,無法通過恆星聚變產生。即使是最大最亮的太陽的核心也沒有足夠的熱量和壓力來製造比鐵更重的東西。

但是奇怪的是,這些化學物質在宇宙中是豐富的,也就是說我們的世界充滿了不應該存在的化學物質。那麼只有一個可能,有東西在製造它們,就是這個宇宙最極端的元素「化工廠」,但是它的真實面目到底是什麼呢?

有科學家認為經典解釋是一些恆星生命結束時產生足以將它們撕裂的爆炸,這些爆炸應該短暫地達到足夠產生重元素的能量,而解釋這一現象的主要理論是湍流。該理論認為,當超新星向宇宙中拋擲物質時,湍流的漣漪會穿過它的風,短暫地壓縮拋出的恆星物質,使其具有足夠的力量將抗聚變的鐵原子撞向其他原子,形成更重的元素!


但一個新的流體動力學模型表明這完全是錯誤的。

來自珀斯西澳大利亞大學的材料科學家阿巴齊和她的合作者開發了一個超新星中流體的模型。他們認為在超新星中,恆星物質高速地從恆星的核心爆炸。但所有的物質都以同樣的速度向外流動。所以相對於彼此而言,恆星物質流中的分子並沒有移動得那麼快。雖然偶爾會有波紋或渦流,但是沒有足夠的湍流來產生超過周期表上鐵元素的分子。


相反,阿巴齊和她的團隊發現,這種融合可能發生在超新星內部孤立的熱點。阿巴齊解釋說,當一顆恆星爆炸時,爆炸並不完全對稱。恆星本身在爆炸前的瞬間有密度不規則現象,將其炸開的力也有點不規則。這些不規則性在爆炸恆星已經很熱的流體中產生了超緻密、超熱的區域。由於超新星的壓力和能量產生的劇烈漣漪並不會震動整個質量,而是特別集中在爆炸質量的一小部分。於是這些地區變成了比一顆典型恆星中存在的任何東西都強大的簡短化工廠,而這就是宇宙中所有重元素的來源。

為了研究出重元素來源,研究人員依賴筆和紙以及計算機模型計算出了這個結果,並且為了證實或駁斥這些結果,天文學家必須將它們與宇宙中超新星的實際化學特徵相匹配——氣體雲和恆星爆炸的其他殘餘物。但科學家們似乎更傾向於了解我們周圍,包括我們身體內部,有多少物質被製造出來。但是不管是輕元素還是重元素,元素的存在本身就是一種藝術,一種神秘,它們的重要性都是不言而喻的!


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