1. 首頁 > 云知道 > >

恒星聚變為什么不爆,恒星上的聚變很劇烈

云知道恒星

一顆圍繞太陽的恒星，在氫聚變后會開始氦聚變 。氫聚變產生氦 。氦在恒星主序中，也就是在恒星主序的氫聚變期，達不到要求的較高溫度和壓力，所以氦不參與反應，因為引力逐漸向恒星核心區聚集 。所謂的星星之所以叫星星，是因為它們發出光和熱 。當然，其實恒星并不是完全不變的，但與人類歷史相比，恒星幾乎是不變的 。
為什么恒星點燃氦聚變一定是在氫聚變之后，為啥不可以同時進行？
恒星之所以產生聚變，是因為巨大的質量導致恒星被不斷壓縮，質量越大，壓縮越厲害，內核也就越熱，壓力越大 。氫首先比氦更多，其發生聚變的溫度與壓力條件也更低，所以先發生氫聚變，氫聚變產生氦，氦在恒星主序也就是氫聚變時期無法達到所需要的更高溫度與壓力，所以氦在恒星主序的氫聚變時期不參加反應，因為重力因素逐步聚集在恒星核心區域 。
恒星上的聚變很劇烈，為什么不是一下就“燒”完？
簡單來說，核聚變反應需要苛刻的條件，可聚變物質只有在一定條件下才能發生核聚變反應，并不是所有的核燃料都會在瞬間消耗掉，不是所有的恒星部分都能進行核聚變反應，只有核心區域的高溫高壓環境才行 。這是因為原子核很小，本身又帶正電荷，它們之間會產生強大的排斥力，所以很難靠近在一起，而要結合在一起發生核聚變就更為困難，
【恒星聚變為什么不爆,恒星上的聚變很劇烈】但在恒星自身重力的作用下，被不斷擠壓的核心區域可以使原子核以相當高的速度運動，這樣才有可能克服原子核之間的電磁力，從而發生核聚變反應 。但即便是在核心區域，原子核之間通過量子隧穿效應而互相結合的可能性仍然極低，大多數情況下原子核之間會互相彈開，在中低質量主序星的內部，大部分氫原子核都會通過質子-質子鏈反應結合成氦原子核 。
第一步是兩個氫原子核結合成一個雙質子（氦的假想同位素），接下來通過β 衰變產生氘，這樣才能繼續引發核聚變反應，然而，雙質子在很大概率上會重新衰變為質子 。正因為如此，氫原子核發生核聚變反應的概率極低，一個氫原子核完成核聚變大約需要十億年的時間，正因為如此，恒星內部的氫并不會一下子消耗完 。由于核聚變產生的輻射壓與自身重力達到平衡，所以恒星可以在很長一段時間內維持穩定的核聚變，
為什么恒星產生鐵就會死亡？
鐵被稱為核灰燼，即鐵元素就是核裂變和和核聚變的終點，要想知道其中的原因需要先從結合能講起 。結合能最早在化學中都有所了解，化學中如果想把分子分散成單個原子所需要的能量就叫做化學結合能，把原子核拆成單個核子所需要的能量叫做原子核結合能，把原子核拆成單個核子的過程是一個消耗能量的過程，相反的，單個核子結合能原子核的過程是一個釋放能量的過程 。
圖釋：平均結合能曲線所以核反應過程是否能夠釋放能量關鍵在于對比原子核拆分和重新組合成原子核這兩個過程中，到底是吸收的能量多還是放出的能量多，而鐵元素的平均結合能是最大的，即想要將鐵原子核參與核反應過程時總是吸收的能量大于放出的能量，所以核反應反應到鐵就是終點，無法自持下去 。依據愛因斯坦質能方程也可以解釋，重核裂變過程是一個質量虧損的過程，輕核聚變的過程也是個質量虧損的過程，
重核裂變后形成的碎片還可以繼續裂變，輕核聚變后形成的碎片還可以繼續聚變，但是當裂變和聚變都不可能一直無限制的進行下去，分界線就是鐵，因為鐵的平均核子質量是最低的，參與核反應后質量不會再繼續發生虧損，即無法再繼續釋能 。圖釋：核子平均質量以上就是“老鐵穩”的原因，今天的科普就到這里了，更多科普歡迎關注本號!，

推薦閱讀