對於恆星而言,哪些元素必不可少?
據我了解,我們的太陽主要由氫和氦組成,大多數恆星含有少量較重的元素,例如碳,氮,氧和鐵。
但是太陽是否可以存在於諸如氫之類的單個元素上?還是在其他氣體上,例如氧氣或氮氣?甚至是氖或氙之類的稀有氣體?
即使沒有氫或氦,恆星也可能存在嗎?
對於恆星而言,哪些元素必不可少?
據我了解,我們的太陽主要由氫和氦組成,大多數恆星含有少量較重的元素,例如碳,氮,氧和鐵。
但是太陽是否可以存在於諸如氫之類的單個元素上?還是在其他氣體上,例如氧氣或氮氣?甚至是氖或氙之類的稀有氣體?
即使沒有氫或氦,恆星也可能存在嗎?
是的,恆星可以存在,完全是氫。氫是使恆星發生的燃料,除非它們很大。只要它足夠大,一顆完全由氫構成的恆星將與我們看到的恆星非常相似。 “金屬性”是指非氫氦元素對恆星的聚變速率,密度和光譜學有一定影響,但沒有太大影響。
何時宇宙還很年輕,就規則物質或元素而言幾乎全部是氫和氦,因此很難形成恆星,因為這些輕質氣體很難聚集在一起。結果第一批恆星可能很大,但是一旦較重的元素開始在早期的超新星中釋放,那麼恆星的形成就變得容易了,因為有些元素會聚在一起並幫助較小的恆星形成。因此,其他元素在恆星形成過程中起著關鍵作用,但在恆星的壽命中起的作用要小得多。
非常大的恆星融合了較重的元素,但據我所知,較重的元素融合得更多爆炸性的。氫極難融合,因此,即使是大型恆星也要花費數百萬年的時間才能融合氫,因為大約有99.9999%的時間,當兩個氫足夠接近可以融合時,它們又恢復為兩個氫,而只有1萬億億次(十分之一即10 ^ 26)中的1歸功於@ PM2Ring。質子-質子共謀發生聚變過程並變成氘的情況很少。
重元素不會發生這種非常緩慢的過程,因此,完全由比氫和氦重的元素構成的恆星將以白矮星的形式開始其生命,即恆星的質量行星的大小,從技術上講,它根本就不是恆星,因為它不會進行聚變,而當聚變過程最終開始時,它更像是 1A型超新星 ,發生得非常迅速且具有爆炸性。
在較大的恆星中創建一些較重元素的CNO過程,如果沒有氫或更準確地說是自由質子,就不會發生。
基本上,您可以用純氫製成恆星。其他元素將在恆星內部形成,但是除非您將1a型超新星的變體視為“恆星”,否則就不能用其他任何元素構成恆星。我個人不知道。
恆星由太空中的稀薄氣體形成,太空中的稀薄氣體由大約3/4的氫和1/4的氦(+痕量其他元素)組成。無法獲得由100%氧氣製成的恆星,因為無法在一個地方聚集足夠的氧氣來獲得足夠的質量來製造恆星。因此,所有真實的恆星將主要由H和He組成,並包含少量但大量的其他元素。元素(比鐵輕)經歷重力坍塌,可能會開始在其核心融合。特定的核反應在能量上是否可能或在統計學上可能取決於核結合能。在極端條件下,矽和其他元素會發生光分解,從而提供可以與其他原子核融合的氦氣,即使無法直接實現Si + Si,這也可以引起進一步反應。我們不知道這種物體到底是什麼樣,因為從未觀察到過。甚至所謂的“碳星”也主要由H和He組成。沒有H或He的恆星不可能形成,因為它們是星際氣體的主要成分。
在這個宇宙中不太可能形成純氫星,因為大爆炸核合成導致產生氦和鋰(加上不穩定的tri和鈹7同位素,它們會衰變除了氫以外,還分別注入3氦和7鋰)。因此,最初的恆星形成環境很可能包括這些元素。
即使您確實以某種方式形成了純氫恆星,恆星也由核聚變提供動力。這是將較輕元素轉化為較重元素,因此第一次聚變反應將導致恆星不再是純氫。
關於無氫恆星的問題,有各種缺氫星,主要是恆星演化過程的結果(其中一些天體被認為是恆星殘留物)。請記住,它們是由它們的光譜識別的,這意味著被探測的是恆星的外層而不是整體組成。這些物體很可能並非完全不含氫。
是的,存在的恆星可能根本不包含氫和氦-它們很豐富,被稱為白矮星。很少見的例子是幾乎完全由氦組成的 sdB和sdO恆星。
但是,白矮星“恆星”沒有經歷聚變過程-它們是惰性的。這說明了基礎物理學。通常認為“恆星”是最小質量-它是將達到足以啟動聚變反應的中心溫度的最低質量,該聚變反應可以提供恆星的光度。
對於具有組成的恆星像太陽一樣,太陽質量約為0.075太陽質量。對於較重的元素,質量較高,因為融合較重元素的庫侖勢壘較高,因此必須達到更高的核心溫度。最小質量約為1.2太陽質量。由純氧製成的較小物體會收縮,直到它們達到地球的大小,然後在受到電子簡併壓力的支撐時停止收縮,並且永遠不會變熱而無法開始聚變。這就是我們所說的白矮星。
在自然界中的“正常”恆星中心產生了各種組成的恆星。 “正常恒星”建立的核主要由氦組成,然後由碳,氧和最終由鐵組成。這些核心通常隱藏在氫包膜下,但是伴隨著質量損失或伴隨的剝離會暴露出這些物體。 sdB和sdO星就是一個例子。這些是真正的恆星,從某種意義上講,它們正在發生聚變反應,將氦氣轉變為碳和氧。這樣做的最小質量約為0.4太陽質量。較低質量的例子幾乎變成純淨的氦白矮星。
大爆炸之後的第一批恆星中會含有氫,而氫只佔很小的比例。隨著年齡的增長,會在其中創建更重的元素。好吧,至少是鐵。除了需要超新星發生之外,所有這些都假設我正在準確記住我的A級物理。已經有一段時間了。