所以,雖然它們倆是較輕的元素,在宇宙中的豐度卻極其低。
▲鈹和硼的產生源於宇宙射線
然後呢?
在恒星內部,α粒子非常活躍,不僅參與“3α過程”,當恒心中心的碳積累到一定程度時,還會繼續和高級原子核發生反應,和碳生成氧。
再一路反應下去,生成氖20、鎂24、矽28、硫32、氬36、鈣40、鈦44、鉻48、鐵52和鎳56。
相當於不斷向原子核中“塞”阿爾法粒子。這個過程叫做“α過程”,也叫作“α階梯”。
上麵提到的這些偶數原子序數的元素也叫作“α元素”!
這條線路在鎳56這裏走到了頭,但鎳56並不穩定,發生電子俘獲會衰變成鐵56。
一般認為鐵56是最穩定的同位素,其實不然,鎳62才是比結合能最高的同位素。
但一方麵鎳62不在這條反應路線上,另一方麵由於“光致蛻變”作用,高能伽馬射線會切斷原子核,所以宇宙中鎳的豐度遠遠少於鐵。
“α過程”在恒星內部發生的幾率很低,且主要以生成氧、氖為主,對恒星的能量產生沒有顯著的貢獻。
由於強大的庫倫勢壘,氖以後的反應更不容易發生。但這畢竟是偶數原子序數元素的一條生路,奇數原子序數的元素盼星星盼月亮都沒這條路線呢……
所以宇宙中奇數元素都比較少。問題又簡化了一步,奇數元素被排除,接下來隻要比較碳到鐵的偶數元素就可以了。
然後呢?
和太陽質量差不多的普通恒星走到“3α過程”就到頭了,接下來它們會變成一顆白矮星,主要成分就是碳和氧,有人搞噱頭說這是“鑽石星球”,其實白矮星上的超固態和我們熟知的鑽石是兩種形態。
而當一顆恒星的質量超過8個太陽,其中心溫度超過5億度,密度超過300萬噸/立方米,就會繼續開啟“碳燃燒”路線。
兩個碳原子核聚變生成氖20、鈉23、鎂23、鎂24和氧16。其中,前三者是主反應。
這個過程中,雖然氧的產出很少,但氧坐觀“小弟”碳的“燃燒”,而最大限度保留了自己,所以“碳燃燒”的最終結果是產生一個氧,氖,鈉和鎂的內核。
你可能以為,這種燃燒的條件如此苛刻,應該持續很長時間吧?
其實不然!
基本上是越重的恒星反應速度越快,對一顆25倍太陽質量的恒星來說,僅僅600年,就足夠“碳燃燒”殆盡了!
然後呢?
你可能以為,按照座次,應該輪到“氧燃燒”了吧?
其實不然!氖元素說:“氧小弟別急,先等等,我先上!”
當“碳燃燒”結束形成一個氧,氖,鈉和鎂的內核後,恒星中心的溫度和壓力繼續升高,達到12億度,密度超過400萬噸/立方米後,就會啟動“氖燃燒”,這個條件並不比“碳燃燒”難很多。
和之前的核聚變反應不一樣,“氖燃燒”並非氖核和氖核的反應,而是在強烈的伽馬射線輻射下的“光致蛻變”反應。
氖核在受伽馬射線激發後,變成氧16和一個α粒子;也有一部分氖核繼續發生α階梯反應,和α粒子結合變成鎂24。
因此“氖燃燒”的結果是生成更多的氧和鎂,你開始理解為什麼氧比碳多了吧?
“氖燃燒”的另一個結果是:鎂是宇宙中最多的金屬元素。
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“氖燃燒”大約持續數年,留下了一個氧和鎂的內核,如果恒星足夠大,讓中心的溫度達到15-26億度以上,密度達到260-670萬噸/立方米的時候,氧元素:“終於等到要出場了嗎?我要燃燒!”
▲宇宙第三大元素——牧紳一:終於輪到我出場了嗎?
氧燃燒是兩個氧原子發生聚變,生成矽28(34%),磷31(56%),硫32,硫31,矽30和磷30。根據不同恒星的大小,這一過程最長持續5年,最短3天就結束了。
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