宇宙中最奇妙的地方,莫过于我们和宇宙之间的关系,我们所见到的一切包括我们自己身上的绝大多数元素都来自宇宙最具毁灭性的现象——超新星爆炸。
超新星爆炸来源于恒星爆炸,我们的太阳就是一个恒星,但因为质量太小不足以引起超新星爆炸。但所有的恒星都是一个元素合成装置,我们的太阳先把最小的原子氢合成成氦,当氢元素用完时,恒星会把氦合成成碳,碳再合成成氧。
从相对原子质量表中可以看出元素越来越重,恒星正在“组装”元素。但我们的太阳因为质量不够大,把元素组装成碳就已经是极限了,如果我们的太阳开始合成碳,说明也寿命将至。如果是我们的太阳大小的恒星耗尽所有核燃料。它最后会坍缩成只有地球般大小的白矮星,如果这是个双星系统(没有基础知识的话可以想象成两个太阳的系统),它就会开始吸引另一个恒星的物质,碳和氧会继续合成成铁,一旦吸积了足够多的物质并达到了约为1.38倍太阳质量,达到一个叫钱德拉塞卡极限的时候,这颗白矮星将会爆炸,我们称为Ia型超新星。Ia型超新星爆炸后把大量铁元素抛向宇宙空间,最后变成了每一个在你体内为你运送氧气的铁元素和你家的锅。因为白矮星每次都在到达约1.38倍太阳质量爆炸(钱德拉塞卡极限),所以每次的亮度是一样的。
这个特性也让Ia型超新星成为极佳的宇宙里程标,对比每颗Ia超新星的明亮程度我们就可以知道它离我们的距离,点亮宇宙的超新星也是天文学家测量宇宙的明灯。那铁以上的元素怎么办,比如人人都想要的金。因为原来只能合成铁的原因是因为我们太阳的质量太“小”了,无法再合成更重的元素,那更重的恒星是不是可以合成更重的元素?答案是肯定的,这些恒星有多大呢?我们的太阳这么大,左下的小点是我们的地球。为了合成更重的元素,恒星需要非常重的质量,这样的恒星不需要双星系统就可以自己引发超新星爆炸,比如海山二,质量约在太阳的倍左右,亮度则约是太阳的万倍。
越重的恒星合成的元素越多,合成速度也越快。你体内的各种元素、手中的金戒指也许有的就来自这个级别的恒星内核。但越重的恒星并不意味着越大。参宿四,质量仅为太阳的18-19倍,但体积比海山二还要大约倍,约为太阳的7.29亿倍,如果它是我们的太阳,它可以触碰到木星的轨道。光度为太阳的12万倍,是全天第10亮星。但这不是宇宙中最大的恒星,比如这颗——大犬座VY星,质量只是太阳的20倍左右,但体积是太阳的30亿倍左右。
人类所观测到的宇宙中最大的恒星——盾牌座UY,体积则达到了太阳的50亿倍左右。这就是为什么金子值钱的终极原因,因为越重的恒星越稀有。
越重的恒星越狂暴,它们会很快耗完自己的燃料,但同时他们也会快速地制造大量元素。它们会进一步合成钒、铬、锰、铁、钴、镍等重元素。
但一旦出现铁(对就是你家用来炒菜那个锅),这颗恒星就药丸,铁会吸收掉核聚变的力量,这颗恒星一下失去了核聚变向外推的力量会被自己强大的引力回吸,一下子坍缩成一个点,引发超新星爆炸,把合成的钒、铬、锰、铁、钴、镍等重元素抛向太空,这些元素再慢慢聚合形成下一个恒星或行星,如此反复.......如果像上面海山二这种级别的恒星如果死亡,将会引发更猛烈的爆炸——超超新星(Hypernova)。爆炸除了抛射出极大量元素到宇宙空间,还会留下一个遗产——黑洞。
很多人都会觉得黑洞是个毁灭性的东西,但就跟超新星一样,宇宙中毁灭和创生就跟太极一样都是循环往复的,这玩意在我们银河系中心就有一个,这个黑洞在银河系的演化中扮演着极其重要的角色,如果没有这个超级黑洞,你我也将不复存在。
而我们的银河系是如此之大,以至于像太阳这种恒星就达到了亿颗。图中每个小光点就是一个像我们太阳系一样的恒星系统。银河系直径约为,光年。但比起我们的邻居仙女座,我们还是嫌小了。但比起M87星云,邻居仙女座还是相形见绌。但比起我们找到最大的星系IC-,我们的银河系小到几乎不存在。我们来看看组装到一起,整个宇宙长什么样。然而这个我们所认知的最大的物体,居然和我们所知道的最精巧细腻的物体——大脑,在结构和构成过程上有惊人的相似之处。也许下次你仰望星空,你知道我们都来自那里,来自能照亮宇宙的最绚烂烟花超新星爆炸,我们身体的每一个部分,所用的每一个部件,都来自极为狂暴的恒星内核。
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