化学元素的形成时间和宇宙物质的组成

文章作者:管理一号 | 2019-08-12
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作为自然科学中的一种,化学总是在研讨复杂的改动和低能电子的结合,以及构成我们生活国际的各种元素的分子,愈加是我们知道和改造这个物质国际的首要办法之一。而国际正是由数不胜数的各种物质所组成,科学家们通过对各种星体的化学成分进行分析,找到了元素分布的规则,并了解到星际空间的物质组成信息。比如,恒星内部的热核和具有强壮力气的超新星,这些国际中的天体看上去似乎都和化学之间的距离很悠远。但事实上,它们之间存在着底子的联络,化学和天文学彼此浸透,为国际演化供应了实验数据,而国际演化又伴随化学物质的发生,那么,这两者之间究竟存在着怎样的相关?

化学元素的构成时刻和国际物质的组成

化学中这些元素的构成时刻,大约始于140亿年前,也就是大爆炸的前期。然后,国际中的一般物质是75%的质子或氢原子核,以及25%的氦原子核和自由放射电子的混合物,而在几十万年后,这些电子将初步被束缚在原子中。就本质而言,元素构成的前史可以分为两个首要阶段:一个在大爆炸的前20分钟后完毕;而另一个阶段,则是从13亿年前构成第一批恒星初步,一向继续到现在。在开始的三分之一小时之后,胀大的国际降温到核聚变可以运转的点以下,这意味着在几百万年后,当恒星构成时,物质的演化才会再次发生,而且,此刻可能会初步发生比氦气更重的元素堆积进程。

恒星会在它的生命周期中通过一系列阶段性的演化,而在这些阶段中,核聚变反应会在其中心区域构成氦和其他元素。与此一同,聚变反应所供应的能量,还能发生使恒星抵挡重力所需的压力。而从恒星逸出的气体风,会以相对温文的办法将一些加工过的物质分配到太空中,只不过超新星则会以剧烈的办法进行。而国际中的另一种存在,就是性质不知道的暗物质,但已有许多证据表明,它不可能是重子物质,即质子和中子。有一个最受欢迎的模型,暗物质首要由国际一小时后构成的外来粒子组成。这种需求延伸所谓的基本粒子物理标准模型的粒子,可所以弱彼此效果的大质量粒子(WIMP)、或者是轴,又或者是无菌的中微子。

 

 

恒星的演化进程伴随化学元素的构成

当然,在国际的各种演化进程之中,也会不断地有新的化学元素构成。跟着星际和星系际气体的富集,在许多的空间和时刻上进行,国际的化学反应也随之变得愈加丰厚。随后的恒星由富含重元素的星际气体构成。我们的太阳、太阳系,甚至地球上生命的存在,都是这一长串恒星诞生、逝世和重生的直接成果。并通过这种办法发现,物质、恒星和星系的演化都是密不可分的,天文学和化学皆是如此,科学家们也由此总算揭开恒星风和超新星的化学富集,怎么在银河系和星系之间发生效果。

恒星,因为内部深处的核反应而闪耀,但当一颗恒星的核能供应耗尽时,它终究状况的开展则会取决于它的质量。恒星的构成并不是孤立无助的,它甚至可所以拥有数千个成员的星团,因此,大多数年青恒星都是以星团的形式出现在我们的面前,而年青恒星的X射线,会比太阳等中年恒星更亮堂。年青恒星的团簇具有形状不规则的特点,然后被称为涣散星团,用以差异于球状星团和其他非常陈旧的星团。而一般的中年恒星,比如我们的太阳,则拥有热的、发射X射线的外部大气层,或者是火山。

 

 

而X射线观测,已被科学家们证明它是一种有用的示踪剂,首要用于研讨恒星的年龄、旋转和类型,怎么影响恒星表面附近的湍流加热,以及恒星的扩散活动怎么跟着恒星的演化而改动。假设它们处于紧密的二元体系中,恒星的演化可以发生巨大改动,而这些改动取决于恒星彼此之间的距离以及恒星的巨细。我们银河系中一些最强的X射线源,是含有中子星和黑洞的紧密二元体系。坍毁的恒星在生命完毕的时分,会不可避免地发生致密的坍缩恒星,也就是白矮星、中子星或黑洞,因为重力剧烈,条件又往往是暴力的。

化学富集法在银河系和星系之间的运用

通过Chandra图像和各个超新星遗址的光谱,科学家们提醒了富含氧、硅、硫、钙和铁等元素的气体云,并追寻了这些元素在爆炸中被喷射的速度。比如,在对Cas A超新星遗址的钱德拉图像查询中发现,在富含硅的喷射物外,一同也存在富含铁的喷射物,由此表明晰湍流混合和非球形爆炸,会将原始恒星的大部分内部转化为其外部。而在相似的N49查询中发现, 超新星遗址提醒了一股富含氖、硅和硫的子弹形云,并以每小时五百万英里的速度喷射到周围的天然气中。不管是对Cas A,还是其他超新星遗址的多普勒频移发射线的观测,都供应了关于超新星喷射物的分布和速度的三维信息,这将有助于束缚爆炸模型。

 

 

在另一个更大范围内,科学家们通过对星系构成爆发的对象进行了观测,发现这些星系的大片区域已经被数千个超新星的联合效果所丰厚。该触角星系体系是由两个星系的磕碰所发生的,这次碰击造成了恒星构成的爆发,而几百万年后,不计其数的超新星在数千光年的时刻范围内加热并富集了气体云。星系中心的超大质量黑洞,则是整个星系中分布重元素的意外要素,向黑洞螺旋形的气体会变得过热,并发生从黑洞流出的气体风,它甚至可以发生剧烈的电磁场,将富集的物质驱动到银河系的外部和其他地方。假设星系落入星系团中,富集的气体也可以从星系中剥离,遍及星系团的热扩散气体的压力,将气体从星系中吹入星系间介质,然后使其越来越富集。

 

而在更大的范围内,已经在数百万光年的星系之间的长丝中检测到氧气。这种氧气很可能是在100亿年之前发生的,在国际前史上诞生过的一些超新星中。假设超新星的速率如此之高,以至于许多超新星冲击波的概括效应驱使银河系的风,并将气体吹出银河系。一个典型的例子是星系M82,尽管像M82这样的银河风如今很少见,但它们在数十亿年前却是常见的,因为其时的星系很年青,因为星系之间的频频磕碰,导致了恒星的灵敏构成。比如Sculptor Wall,这是一个横跨数千万光年的气体和星系的集结,包含了从银河风中富含氧气的许多气体,一同,它也被认为是巨大的热弥散气体网络的一部分,含有国际中所有一般物质的一半。

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