22.8. A7

其他黑洞可能是在大爆炸的最初几秒钟内形成的。在某些方面,黑洞是假设为大爆炸起点的超奇异性的近似值,但它们的有限尺寸为米到几公里,而对于银河系中心的黑洞,则要大得多,这取决于它们的质量(可以相当于数亿到数亿的累积质量)。数十亿太阳)。推测地说,在大约公元前50年之后,宇宙的一个未来结果可能是几十亿个黑洞的集合,它们最终会聚成一个单一的超致密黑洞,最终成为下一个宇宙的奇点(在这个模型中,任何数量的连续的宇宙,爆炸和连续的)。循环牵引是可行的)。量子理论中的一种观点认为,黑洞仍然可以发射粒子/辐射(霍金辐射),因此能够通过辐射耗散消失或“蒸发”。

恒星,尤其是大质量的恒星,是通过核聚变的连续步骤合成H、He和一些Li以外的元素的熔炉,在这种过程中,越来越多的质子和中子结合成稳定到不稳定的原子核。下图描绘了一个典型的,但有点广义的核合成序列,它是由氢的20个太阳质量(m:sub:o`)组成的恒星,但现在正处于其演化的最后阶段,恒星由一系列随着加热和收缩而逐渐形成的元素组成。每个元素的相对比例由每个外壳中的数字给出。太阳质量大于10个的恒星将进入铁心阶段;太阳大小的恒星只到达碳核阶段。

|恒星核合成的广义序列图。|

摘自J.Silk,《大爆炸》,第2版,1989年。经纽约W.H.Freeman公司许可转载

由于一颗巨大的富氢恒星收缩并承受更大的压力,氦是其核心区域内的第一个核产品。从聚变中释放出来的能量,伴随着不断的致密化,产生了更高的温度(~108 °k)将最内层的氦转化成碳,同时在下一个外层产生新的氦,但氢仍然占主导地位。一旦碳大量形成,这种氦就作为CNO循环的最终产物产生。在这个里面,一些C12 与质子反应,在连续的步骤中生成氮13、14和15,然后生成氧15。在这最后一步之后,不稳定的氧同位素可以通过裂变衰变,从而释放出一个α粒子(He:sup:4,剥夺了它的电子),导致还原到C。12 .

更大的收缩,伴随着温度上升(>1010 °k),可逐步生成图中所列元素,以与所示比较太阳质量成比例的数量达到铁(加上其他原子序数较小的元素)。因此,一颗质量足以最终形成一个铁心的恒星在其外壳中也含有原子序数较低的元素,这些元素广泛分布在图中所示的相对位置上,反映出对燃料的反应,即向外降低密度和温度。铁(原子序数Z [质子数] =26;质量数A [质子数+中子数] =56)是恒星融合直接产生的最重元素。在聚变中,新核素的核结合能逐渐增加到铁,但聚变核素的质量小于聚变组分的总和;缺失的质量转化为高能粒子(e=mc2 以伽马射线、中微子、正电子等形式释放。

大于铁的元素具有降低的结合能,形成时需要非聚变过程(主要是中子俘获)的能量输入。因为那些能够合成铁元素的恒星的质量大于10个太阳质量,这些恒星在其聚变的最后阶段将迅速(跨越数百年)坍塌和爆炸(飞散),就像 新星超新星 . 这就产生了强烈的中子通量,这些中子通量产生各种元素,包括那些大于56的元素,其中大部分元素迅速分散到星际空间中。这些较重的元素,以及H、He和A<56元素(包括O、S、C、N、Fe、Mg、Ca、Al、Na和K——构成行星的主要成分),随后可以聚集成新的星云(云),这些星云可以重组成额外的恒星,建立进一步的核合成。这些元素主要是在恒星形成、燃烧和爆炸破坏率高于现在的最初几十亿年中产生的,但元素的生产过程仍在继续。没有重新结合在恒星中的元素材料可以被组织成组成尘埃、气体和粒子的化合物,这些尘埃、气体和粒子是行星体的组成部分。

主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@epix.net |合作者: Code 935 美国国家航空航天局

上次更新时间:99年9月
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