铁元素为什么可以摧毁恒星为什么恒星巨变生成铁元素后恒星会毁灭?求专业人士解答
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/26 13:06:23
铁元素为什么可以摧毁恒星为什么恒星巨变生成铁元素后恒星会毁灭?求专业人士解答
铁元素为什么可以摧毁恒星
为什么恒星巨变生成铁元素后恒星会毁灭?求专业人士解答
铁元素为什么可以摧毁恒星为什么恒星巨变生成铁元素后恒星会毁灭?求专业人士解答
恒星中发生的核聚变反应是从氢的聚变开始的.先是由氢聚变为氦,然后依次是碳、氧、氖、钠、镁.一直到铁.能否发生核聚变及其可能性,由两个因素决定,一是原子核的大小.原子核越小,核与核之间的电斥力越小,原子核之间就越容易靠近,也就越容易发生聚变.原子核越大,核与核之间的电斥力越大,就需要更大的热运动速度,才能保证核与核之间相互接近,使强核作用力起作用,把它们拉到一起,成为一个更大的原子核.二是原子核的结合能.必须保证新产生的原子核的内能小于聚变前各原子核内能的总和,即聚变后有能量的释放.
原子核内能大致是下面这张图.
由上图可知,氢聚变为氦时,释放出的能量是最大的,同时由于氢原子核是最小的（只有一个质子）,聚变反应也最容易发生（所需温度最低）,随着原子核体积的增大,核内质子数的增加,核与核之间的电斥力增大,反应难度也在加大,反应释放出的能量却在减少.在所有已知元素中,铁的原子核内能是最小的.铁以后的重金属元素,如铀、钚,就不是聚变放能,而是裂变放能了.原子核越大,越不稳定.当快中子进入铀、钚的原子核时,原子核的稳定性受到破坏,就会一分为二,裂变为两个较小的原子核,同时放出能量.
而对于铁,不论是让铁聚变,还是裂变,不但不能释放能量,还需要给它注入能量,这就是在恒星中,一旦产生出铁,核反应就不能再继续进行下去的原因.铁就会在恒星的中心积累起来,越来越多,形成由铁组成的核心.
恒星是依靠核聚变反应释放出的能量所产生的向外的辐射压,与恒星质量产生的向内收缩的引力相平衡,来保持恒星的稳定的.当恒星内部的核聚变反应到铁而终止,不再发生新的核聚变反应时,没有了能量的释放,没有了向外的辐射压,引力就会占上峰,恒星就会急剧向内收缩.根据计算,外层物质在向内收缩并接近中心的铁核时,速度甚至能接近光速.但铁核是非常坚硬的,仿佛是一堵墙.物质一旦撞上这堵墙,就会以几乎同样的速度反弹出去,在带给铁核强大动能的同时,以内爆的形式冲出恒星以外,形成超新星爆发.这个过程叫“铁芯灾变”.在恒星以超新星爆发的形式向外抛出物质和能量的同时,在外层物质向内碰撞带给的动能输入下,铁核终于达到了继续合成更重元素原子核的能量需求,钴、镍、铜、铅、金、银、铀、钍等更大、更重的元素形成了.其中一部分就会随着向外抛出的物质一同冲出恒星以外,并散布在宇宙空间,最终成为形成其它星球的原料.地球上比铁重的金属元素就是这样来的,并被我们所利用.
但铁进一步聚合为更重元素原子核需要的能量非常大,所以,越重的元素,形成的量也越少.这也是地球上钠、镁、硅、钙等元素量多,金、银、铀、钍等元素量少的原因.