太陽的形成(恒星的演化過程-)(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上太陽的形成（恒星的演化過程）【摘要】恒星的演化史可為四大階段：引力收縮階段，主星序階段，紅巨星階段和晚期階段，在恒星演化過程中還伴隨著元素的形成和生命物質(zhì)的產(chǎn)生。本文簡單敘述了恒星的誕生、演化及衰亡過程,展示了恒星的存在歷程,同時(shí)表明了恒星這類重要天體的起源及演化規(guī)律。描繪了恒星在星際氣體塵埃中誕生,在主星序階段穩(wěn)定演化并伴隨著各種重元素的形成,最后以白矮星,中子星或黑洞結(jié)束一生畫面。本文討論了恒星的演化和元素的形成以及生命物質(zhì)的產(chǎn)生的關(guān)系，認(rèn)為元素演化、天體演化、生命的起源與演化三者密切相關(guān)。在恒星的演化過程中，引力塌縮和熱核反應(yīng)交替進(jìn)行為演化提供能源，在這個(gè)過程伴

2、隨有微觀粒子的反應(yīng)過程，亦即元素形成過程。另外超新星爆發(fā)等恒星演化事件為比鐵更重的重元素的形成提供了基本條件。而恒星隨著自身的誕生、死亡，就在恒星和星云之間相互轉(zhuǎn)換?！娟P(guān)鍵詞】赫羅圖(HR圖);紅巨星;白矮星;中子星;黑洞；元素The process of the fixed star【Abstract】 The fixed star evolution history may be four stages mark: The gravitation contracts a stage , betokens the order star stage , red giant star stage

3、 and later period stage. In the process of the fixed star evolution ,element formed and living matters came into being. The Fixed star coming into being the main body of a book has been narrated simply, evolves and becomes feeble and die ,creation of element and living matters came into being. have

4、shown the law there existing course , origin and evolution having indicated fixed star this kind of the important celestial body at the same time in fixed star's. Have described out a fixed star coming into being in interstellar gas dust, before primary component order stage stabilize evolution,

5、 a lifetime coming to an end finally with the white dwarf , neutron star or black hole experiences an outline. This article discusses the evolution of stars and the formation of elements, as well as the lives of the relationship between the emergence of material that the elements of evolution, the e

6、volution of celestial bodies, the origin and evolution of life are closely related. In the course of stellar evolution, gravitational collapse and thermonuclear reaction to the evolution of alternate energy, in the process accompanied by the reaction of the process of micro-particles, that is, the p

7、rocess of element formation. In addition, such as supernova stellar evolution of the outbreak of the incident even heavier than iron the formation of heavy elements provide the basic conditions. And the birth of stars with their own, death stars and nebulae in the conversion between.【Key Words】 ：her

8、tzsprung russel diagram; red giant star;white dwarf;neutron star; collapsar;element.目 錄1 引言12 恒星的亮度、表面溫度及恒星的元素構(gòu)成12.1恒星的表面亮度12.2恒星的溫度12.3赫羅圖12.4恒星的元素構(gòu)成23. 恒星的生命歷程23.1恒星的誕生23.2 恒星的青年：主序星33.3 恒星的中年：33.3.1 大質(zhì)量恒星-超巨星-超新星爆發(fā)33.3.2 較小質(zhì)量（類太陽）恒星-紅巨星43.4歸宿43.4.1大質(zhì)量恒星-黑洞和中子星43.4.2較小質(zhì)量（類太陽）恒星-白矮星44 元素的演化44.1比鐵輕的

9、元素-熱核反應(yīng)54.2比鐵重的元素-中子俘獲74.2.1快中子俘獲，場所：超新星爆發(fā)74.2.2 慢中子俘獲，恒星75 生命起源與演化75.1生命的組成元素：75.2天體演化形成組成生命的基本元素85.3生命起源推測8結(jié)論8參考文獻(xiàn)8致謝9專心-專注-專業(yè)1 引言恒星的形成是天體演化的重大問題之一，研究恒星形成不僅對(duì)于了解恒星演化很有意義，而且對(duì)于太陽系起源和生命起源問題也是至關(guān)重要的.近年來，恒星形成的研究甚為活躍.自十八世紀(jì)康德和拉普拉斯提出星云說以來，太陽系起源問題的研究長達(dá)二百年左右，但至今仍眾說紛紜，未獲完滿解決，與此對(duì)照，盡管恒星物理和演化的研究主要是近幾十年的事，但卻取得了重大的

10、突破.其原因在于，目前只直接觀測到太陽系這樣唯一的行星系樣品，并且是已演化至今的現(xiàn)狀，因此，研究太陽系的起源是極為困難的，相反，恒星卻有千千萬萬，而且各處于不同演化階段，有處于形成之中的，有年青的，也有在衰亡的，雖然我們不能觀測某顆恒星的演化全過程，但是綜合不同年齡恒星的大量資料，就可能總結(jié)出星際云收縮，形成下一代恒星.恒星形成至今仍在進(jìn)行著，已觀測到許多處于從分子云向恒星演化的過渡天體.恒星作為宇宙中重要的天體,它從何而來,去往何處，以及它形成過程中元素是如何產(chǎn)生的？還有這些元素對(duì)于我們現(xiàn)在生命是什么樣的關(guān)系呢？下面我們就通過恒星的一生來解答這些問題。2 恒星的亮度溫度等， 恒星的元素構(gòu)成2

11、.1恒星的亮度 恒星的亮度用視星等和絕對(duì)星等來表示。星等：恒星越亮，星等越小。視星等：在地球上測出的星等。這個(gè)星等數(shù)并不反映恒星本身真正發(fā)出的光度大小，因?yàn)檫@里沒有考慮恒星的距離（同樣發(fā)光度的恒星，距離越遠(yuǎn)，我們看到的視亮度越?。?，所以我們把這個(gè)星等數(shù)叫做視星等。絕對(duì)星等：歸算到離地球10秒差距處的星等。U(紫外)、B（藍(lán)）、V（黃）三色系統(tǒng)。B和V分別接近照相星等和目視星等。二者之差就是常用的色指數(shù)。由色指數(shù)可以確定色溫度。 太陽的V=-26.74等，絕對(duì)目視星等M=+4.83等，色指數(shù)B-V=0.63，U-B=0.12。2.2 恒星的表面溫度恒星表面的溫度一般用有效溫度來表示，它等于有相同

12、直徑、相同總輻射的絕對(duì)黑體的溫度。恒星的光度級(jí)可以分為、，依次稱為超巨星、亮巨星、巨星、亞巨星、主序星（或矮星）、亞矮星、白矮星。太陽的光譜型為G2V,顏色偏黃,有效溫度約5,770K。A0V型星的色指數(shù)平均為零，溫度10,000K。 恒星的表面有效溫度由早O型的幾萬度到晚M型的幾千度，差別很大。2.3 赫羅圖圖1赫羅圖 恒星表面溫度是描述恒星性質(zhì)的重要參量。由于不同的溫度,恒星表現(xiàn)出不同的顏色。我們可以通過恒星顏色大致判斷其溫度,通過光譜分析準(zhǔn)確測定其溫度數(shù)值。由于距離的原因我們看到的恒星亮度并不代表其實(shí)際溫度,這樣,我們利用表示恒星總輻射功率的光度來描述恒星。當(dāng)然高度可以由目視亮度和距離借

13、助一定關(guān)系式求出。這樣我們天文學(xué)家用恒星的表面溫度和光度作為坐標(biāo)軸組成關(guān)系圖,這就是赫羅圖(HR圖)。恒星可用HR圖中的一點(diǎn)表示出來。這樣就把所觀測到的恒星依據(jù)表面溫度和光度這兩個(gè)可以測量的量作為判據(jù)加以排序。圖1是鄰近太陽的恒星在赫羅圖中的分布。不難發(fā)現(xiàn)除個(gè)別恒星的點(diǎn)落在左下方或右上方的位置,多數(shù)恒星的表面溫度和光度在圖中的點(diǎn)落在一條由左上方向右下方延伸的狹長帶內(nèi),稱這個(gè)狹長帶為主星序。多數(shù)恒星處于主星序內(nèi),這說明恒星的表面溫度和光度都不是隨機(jī)分布的,而是具有一定的星序,恒星在主星序停留的時(shí)間最長。表面溫度為T的恒星的輻射近似于同溫下的黑體輻射,滿足關(guān)系式L=4R2·KT4,其中L

14、為光度,K為斯玻常數(shù),R為恒星半徑。所以當(dāng)T相同時(shí),光度L小則半徑R也小,L大R也大。而且MR。因此說沿著主星序向下,恒星質(zhì)量逐漸減小。光度與顏色都相同的恒星有相同的質(zhì)量。由質(zhì)光關(guān)系式L/L0103(4/H)( m/M0)4。其中L為光度,L0 、M0分別是太陽的光度和質(zhì)量,、H分別是恒星物質(zhì)的平均分子量和不透明度?？梢钥闯龊阈堑墓舛萀與半徑R無關(guān),但與它的質(zhì)量三次方成正比。這也表明恒星質(zhì)量沿主星序向下而迅速減小。如圖2恒星的表面溫度、光度、半徑、質(zhì)量這些參數(shù)之間結(jié)成一定關(guān)系,這種關(guān)系決定了恒星在演化過程中在赫羅圖中位置的移動(dòng)。赫羅圖為研究恒星演化問題提供了重要實(shí)測基礎(chǔ)。2.4 恒星的元素構(gòu)成

15、光譜分析，正常恒星大氣的化學(xué)組成與太陽大氣差不多。按質(zhì)量計(jì)算，氫最多,氦次之,其余按含量依次大致是、等。但也有一部分恒星大氣的化學(xué)組成與太陽大氣不同，例如沃爾夫拉葉星，就有含碳豐富和含氮豐富之分。理論分析表明，在演化過程中，恒星內(nèi)部的化學(xué)組成會(huì)隨著熱核反應(yīng)過程的改變而逐漸改變，重元素的含量會(huì)越來越多，然而恒星大氣中的化學(xué)組成一般卻是變化較小的。 3 恒星的生命歷程3.1 恒星的誕生 介質(zhì)云在其本身的引力作用下開始收縮的時(shí)候，恒星的形成過程就開始了，當(dāng)它收縮時(shí)，引力勢能轉(zhuǎn)換為熱能，氣云發(fā)熱，當(dāng)發(fā)熱時(shí)，介質(zhì)云壓強(qiáng)升高并企圖阻止坍縮，由于介質(zhì)云溫度高，所以光和電磁輻射就從它的外表面發(fā)射出去.此時(shí)，介

16、質(zhì)云不能保持所需要的壓強(qiáng)，繼續(xù)慢慢地坍縮，隨著坍縮的進(jìn)行就會(huì)更熱，在這種緩慢的坍縮會(huì)進(jìn)行幾百萬年以，而我們把這個(gè)過程中介質(zhì)云的收縮體稱為原恒星，之后氣云中心變得足夠的熱和密，以致核反應(yīng)開始發(fā)生，氫轉(zhuǎn)變?yōu)楹?，釋放可觀的能量(這就是發(fā)生在早期宇宙中的基本核聚變過程)，介質(zhì)云被穩(wěn)定于這一點(diǎn)，這時(shí)，表面輻射掉的能量與核反應(yīng)所產(chǎn)生的能量相平衡，所以介質(zhì)云不必進(jìn)一步坍縮去得到熱能，而達(dá)到一種力的平衡，這就形成了一個(gè)恒星.而要達(dá)到這種力的平衡在物理上必須要滿足三個(gè)條件：一是引力坍縮。二是動(dòng)量守恒，角動(dòng)量守恒會(huì)造成星云開始產(chǎn)生自轉(zhuǎn)之后形成原恒星。三是熱核反應(yīng)。3.2 恒星的青年 恒星在登上零齡主序之后，內(nèi)部已

17、經(jīng)達(dá)到了流體靜力學(xué)平衡和熱學(xué)平衡，這種狀態(tài)能使恒星表面溫度長時(shí)期的保持穩(wěn)定。主序上的恒星是各序列中最多的，說明恒星在主序上的生命過程最長。但是質(zhì)量越大的恒星在主序上停留的時(shí)間越短，1924年，愛丁頓發(fā)現(xiàn)：一個(gè)處在輻射平衡狀態(tài)的理想氣態(tài)球，其光度與質(zhì)量的3.5次方成正比。恒星的壽命燃料儲(chǔ)備/燃料消耗率，燃料儲(chǔ)備質(zhì)量，燃料消耗率光度。一般，質(zhì)量為M的主序星，壽命為1010年×M-2.5。質(zhì)量大于60M的恒星，在主序的生存期短于1010年×60-2.5 ，即3.6× 105年。3.3 恒星的中年 恒星上氫的總量畢竟是有限的,當(dāng)氫接近殆盡時(shí),熱核反應(yīng)就開始減弱了,相應(yīng)的向

18、外輻射也減弱了,輻射和引力間的平衡被打破,作為失去平衡的直接結(jié)果,星核由于引力作用開始收縮,收縮的星核溫度又迅速升高。高溫的星核又加熱了恒星外層的大氣,使得恒星外層向外膨脹,恒星的體積變大了。這時(shí)恒星進(jìn)入了新的演化活躍期。由熱力學(xué)定律可知,恒星膨脹后它的大氣的溫度迅速降低到4000K左右,由于處在這樣低溫的恒星發(fā)出的光是偏紅的,所以這時(shí)的恒星演化成了一顆紅巨星。紅巨星的外層大氣雖然在膨脹和冷卻,而它的星核卻由于引力而在收縮形成鏡像反應(yīng),核的密度和溫度在不斷升高。當(dāng)星核溫度超過1億K時(shí),星核中的氫元素被點(diǎn)燃,發(fā)生以氦為原料的核聚變。在一些質(zhì)量較小的恒星上,氦的核聚變是突然發(fā)生的,即氦閃。恒星的質(zhì)

19、量大于4倍太陽質(zhì)量時(shí),當(dāng)氦燃燒殆盡后,還會(huì)相繼發(fā)生碳核聚變,氧核聚變,最終星核中產(chǎn)生大量的Fe元素。當(dāng)恒星進(jìn)入紅巨星階段后,它將離開主星序,在較短的時(shí)間內(nèi)沿右上分支方向快速移動(dòng)。在圖1的赫羅圖中,可看到有幾顆恒星在右上方的低表面溫度高光度區(qū)域,它們就是處于紅巨星階段的恒星。恒星在這一階段與主星序階段相比停留的時(shí)間較短,演化速度快,其光度也要高得多。3.3.1 大質(zhì)量恒星-紅超巨星-超新星爆發(fā)通常，當(dāng)恒星質(zhì)量大于4M時(shí)，恒星可能會(huì)向紅超巨星轉(zhuǎn)化。在主星序末期，氫聚變的熱核反應(yīng)無法在中心區(qū)進(jìn)行，星體塌縮，溫度急劇上升。中心氦核溫度可高達(dá)1億度。此時(shí)恒星可發(fā)生兩種核反應(yīng)。其一是緊鄰中心氦核的氫氦混合

20、氣體受熱后重新引發(fā)氫聚變，氫燃燒層會(huì)逐漸向外擴(kuò)展。其二是氦核處發(fā)生的三個(gè)氦原子聚變成一個(gè)碳原子的聚變反應(yīng)。由于兩種核聚變產(chǎn)生的巨大能量以及氫聚變向外擴(kuò)展的趨勢，恒星的半徑將比紅巨星又增大許多倍，表面溫度也由幾萬度降至三四千度，成為紅超巨星。較普通紅巨星而言，紅超巨星半徑要大的多，其用于外層膨脹所消耗的能量要多得多，因此紅超巨星的表面溫度會(huì)更低些。此階段過后，紅巨星會(huì)發(fā)生爆炸，將其外殼物質(zhì)拋散到宇宙空間中。大質(zhì)量恒星會(huì)發(fā)生猛烈的大規(guī)模爆炸，當(dāng)恒星爆炸時(shí)的絕對(duì)光度超過太陽的100倍（中心溫度可達(dá)100億度），即新星爆發(fā)時(shí)光度的10萬倍時(shí)，這種爆發(fā)就被稱為超新星爆發(fā)。3.3.2 較小質(zhì)量（類太陽）恒

21、星-紅巨星質(zhì)量小的恒星，中心溫度將不足以點(diǎn)燃氦聚變，它會(huì)在紅巨星階段停留很長時(shí)間，但是總有一天它也會(huì)爆發(fā)。3.4 歸宿3.4.1 大質(zhì)量恒星-黑洞和中子星1934年美籍天體物理學(xué)家巴得(W.Baade)和茨維基(F.Zwicky)指出,對(duì)于大質(zhì)量的恒星在坍塌的過程中,由于質(zhì)量過大,引力過強(qiáng),電子簡并力不足以抵抗引力的作用,使星核受到極大壓縮(密度可達(dá)1014g/cm3),核中物質(zhì)變成中子氣(含有中微子),星核的壓縮產(chǎn)生巨大的能量,以爆炸的形式將外層以碎片推散到太空。在這期間,由于星體的高溫而發(fā)光,成為超新星。爆炸完畢,剩余的星核密度很高,引力很大,與星核中的中子簡并力相平衡,從而形成中子星。著

22、名前蘇聯(lián)理論物理家朗道,在對(duì)天體物理和量子場論的研究中得出:其形成的中子星質(zhì)量不會(huì)超過2M。銀河系中著名的蟹狀星云的中心星就是一顆中子星。它通過x射線發(fā)射的能量比它在光學(xué)波段的能量高出百倍之多。中子星表面積小，光度比普通恒星低幾十億倍，很難用光學(xué)儀器及熱輻射接收器加以觀測，通?？茖W(xué)家通過射電和x射線的記錄來觀測中子星。如果恒星的晚期經(jīng)過超新星爆炸后,質(zhì)量仍大于2M,其中子簡并力不足以抵抗巨大的引力作用,星核還要繼續(xù)坍塌,直到相對(duì)論效應(yīng)的臨界半徑以下,星核中產(chǎn)生了一種量子引力,塌縮停止,形成黑洞全黑的星體,即便在該星體表面發(fā)出光束,光粒子也會(huì)由它的引力拉回。3.4.2 較小質(zhì)量（類太陽）恒星-白

23、矮星對(duì)于質(zhì)量小于1.4M的中央星核,當(dāng)坍縮到它的密度達(dá)到106-109g/cm3,星核原子完全電離,進(jìn)入了電子簡并態(tài),電子簡并的壓力能阻止繼續(xù)坍縮,星核大小不再變化,使得星核的密度不再增加,這時(shí)星核成為一顆白矮星。但它們?nèi)匀煌ㄟ^輻射失去能量,白矮星一直冷卻下去,這種冷卻并不影響間并壓強(qiáng),但當(dāng)它們失掉熱能時(shí)會(huì)變得越來越紅、越來越暗,最終會(huì)成為一堆恒星余燼,變成一顆黑矮星。質(zhì)量相當(dāng)于太陽大小的恒星星核,永遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)生碳核聚變的高溫。約10萬年之后,它將演化成為一顆主要成分是碳的白矮星。4 元素的演化4.1 比鐵輕的元素-熱核反應(yīng)恒星的主要組成是氫,其次是氦,還有O、C、N及少量的金屬元素。熱核反應(yīng)

24、只在星核中發(fā)生,那里有足夠高的溫度維持熱核反應(yīng)的進(jìn)行。在溫度達(dá)到1000萬K以上時(shí),4個(gè)氫核聚變?yōu)?個(gè)氦核,同時(shí)損失一小部分能量。這時(shí)的熱核反應(yīng)形式稱為質(zhì)子質(zhì)子反應(yīng)。它由三個(gè)反應(yīng)組成:1H+1H2D+ e+ (1)2D+1H3He+ (2)3He+3He4He+21H (3)反應(yīng)(1)是兩個(gè)稱為質(zhì)子的氫核(1H)相碰撞而聚變?yōu)橐粋€(gè)稱為氘(2D)的重核,并放出一個(gè)正電子(e+)和一個(gè)中微子()。新形成的氘核再與鄰近的氫核相聚合,如反應(yīng)(2)所示,產(chǎn)生一個(gè)氦的同位素3He,并放出一個(gè)射線光子。而兩個(gè)3He核所進(jìn)行的第(3)個(gè)反應(yīng),則可聚合成為一個(gè)氦核(4He)并同時(shí)放出2個(gè)氫核。這三個(gè)反應(yīng)可以綜合

25、為一個(gè)質(zhì)子質(zhì)子反應(yīng)的表達(dá)式:41H4He+2+2e+2即整個(gè)反應(yīng)相當(dāng)于4個(gè)氫核聚變?yōu)?個(gè)氦核,并同時(shí)產(chǎn)生2個(gè)中微子,2個(gè)正電子和2個(gè)射線光子。其中的正電子e+極易同附近的電子e發(fā)生湮沒作用而變?yōu)楣庾?。?dāng)恒星中心溫度達(dá)到15000萬開,另一種熱核反應(yīng)碳氮氧反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位。此反應(yīng)由以下6個(gè)反應(yīng)組成:12C+1H13N+ (4)13N13C+e+(5)13C+1H14N+(6)14N+1H15O+(7)15O15N+e+(8)15N+1H12C+4He (9)這組反應(yīng)中的碳核(12C)和氮核(14N)可循環(huán)使用,是熱核反應(yīng)的催化劑。14N、13C和15O則分別是反應(yīng)中出現(xiàn)后即消失的氮、碳和氧的同位

26、素。總的結(jié)果還是4個(gè)氫核合成一個(gè)氦核,并另外給出3個(gè)光子,2個(gè)正電子和2個(gè)中微子。其中的正電子同樣會(huì)和電子淹沒而變?yōu)楣庾?。質(zhì)子質(zhì)子反應(yīng),碳氮氧反應(yīng)都是4個(gè)氫核合成一個(gè)氦核,并以光子和中微子的形式產(chǎn)生大量能量E。這部分能量會(huì)遵從質(zhì)能相關(guān)原理E=mC2的規(guī)律輻射出來,其中:m是氫核發(fā)生聚變成為氦核時(shí)的質(zhì)量虧損。E=4×1.00728-4.0015=0.02762(原子質(zhì)量單位)。即0.02762×1.6606×10-24g可算出1g氫轉(zhuǎn)化為氦時(shí)釋放出能量大到1018爾格,相當(dāng)于15t煤燃燒時(shí)放出的熱量(1)。氫是恒星上最豐富的物質(zhì)。太陽形成時(shí),氫約占總質(zhì)量的78%,燃

27、燒氫所釋放的能量足夠太陽溫度輻射上百億年。所有恒星都是由氫的核聚變反應(yīng)來提供能量的。不同的是,質(zhì)量小于或等于太陽質(zhì)量的恒星進(jìn)行的是質(zhì)子質(zhì)子反應(yīng),更大質(zhì)量的恒星內(nèi)部則進(jìn)行的是碳氮氧反應(yīng)。由于在恒星內(nèi)部發(fā)生的氫核聚變反應(yīng)提供了強(qiáng)大的能源,才得以長期維持它在主星序階段的輻射大體穩(wěn)定。通過赫羅圖得到:隨著恒星質(zhì)量的增大,它的光度也急劇增大。這種理論計(jì)算結(jié)果,與觀測得到的恒星的質(zhì)光關(guān)系相符。質(zhì)量越大的恒星在主星序階段停留的時(shí)間愈短,因?yàn)樗墓舛却?儲(chǔ)存核燃料消耗過快。太陽在主星序階段停留上百億年,而具有幾十個(gè)太陽質(zhì)量的恒星只能在主星序階段停留約百萬年。質(zhì)量的大小決定了恒星演化進(jìn)程的時(shí)間長短。在一個(gè)質(zhì)量大

28、于25M，的恒星中，C、O、N都可以繼續(xù)“燃燒”形成更大更復(fù)雜的原子核：42He + 126C 168O + 42He + 168O 2010Ne + 42He + 2010Ne 2412Mg + 這類反應(yīng)可一直持續(xù)，直至鐵的形成：42He + 2412Mg 2814Si +42He + 2814Si 3216S + 42He + 5224Cr 5626Fe + 除此之外，由于能量不足，不可能以聚合方式形成更重的元素。由大原子核參與反應(yīng)的其他聚合反應(yīng)仍可以進(jìn)行。如碳或氧的燃燒生成重核的反應(yīng)：126C + 126C 2010Ne + 42He 168O 168O 2814Si + 42He這些反

29、應(yīng)所需要的溫度，反應(yīng)的速率及其他條件均有很在差別。碳氮各氧的燃燒也以可從別的途徑進(jìn)行，從而形成了其他同位素。例如： 126C + 126C 2311Na + 11H + 126C + 126C 2311Na + 10n + 168O + 168O 3115P + 11H 168O + 168O 3116S + 10n + 至此，所討論的聚合反應(yīng)可以解釋原子序數(shù)小于26(鐵)的大多數(shù)元素的形成。但是，由于聚合反應(yīng)的產(chǎn)物熱力學(xué)并不穩(wěn)定，即它們比起作為穩(wěn)定粒子狀態(tài)的趨勢，分解成為更小的組成部分更加容易，更重元素并不以通過這一過程形成。4.2 比鐵重的元素-中子俘獲原子序數(shù)大于26的重元素形成的最常見

30、的機(jī)制被稱為中子俘獲。在中子俘獲反應(yīng)中，一個(gè)中子撞擊目標(biāo)原子核。由于中子的相對(duì)原子質(zhì)量為1，而原子序數(shù)為0，反應(yīng)中形成的元素是原目標(biāo)元素的同們素，且質(zhì)量比原目標(biāo)元素大1：10n + AZM A+1ZM 。由于大質(zhì)量的恒星中，中子數(shù)量較為充裕，中子俘獲反應(yīng)比較普遍。回想一下碳、氮和氧燃燒的等式，不難發(fā)現(xiàn)這類反應(yīng)一般有阿爾法粒子這一產(chǎn)物。天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在這類反應(yīng)中最普遍的3種中子來源可用以下方程式表達(dá)：136C 42He 168O + 10n 2210Ne + 42He 2512Mg + 10n 2512Mg + 42He 2814Si + 10n 大多數(shù)情況下，一個(gè)穩(wěn)定的原子核可以再吸收一到三

31、個(gè)中子仍舊介質(zhì)保持穩(wěn)定。例如，當(dāng)鐵56吸收一個(gè)中子變成鐵57時(shí)，仍然穩(wěn)定： 5626Fe + 10n 5726Fe +反應(yīng)中形成鐵57可以吸收第二個(gè)中子從而形成鐵58： 5726Fe + 10n 5826Fe +最后鐵58可以再吸收一個(gè)中子，形成鐵59： 5826Fe + 10n 5926Fe +但這步反應(yīng)的產(chǎn)物鐵59并不穩(wěn)定。它以釋放貝塔射線的形式衰變，半衰期為44.5天。一個(gè)不穩(wěn)定的同位素衰變后會(huì)形成新的同位素及新的元素。如： 5926Fe 5927Co + 0-1e通過中子俘獲形成鈷后，它也將變成中子俘獲的目標(biāo)。通過這一過程將鈷轉(zhuǎn)化為輻射性的鈷60： 5927Co + 10n 6027C

32、o + 鈷反過來通過貝塔射線衰變形成相鄰的元素鎳： 6027Co 6028Co + 0-1e依照這個(gè)過程繼續(xù)下去，每一個(gè)給定的原子核最終會(huì)增加一個(gè)中子而變重。5 生命起源與演化5.1 生命的組成元素：生物體中大約只有25種元素是構(gòu)成生命不可缺少的元素。包括：常量元素：C ,H ,O ,N ,S ,P ,Cl ,Ca ,K ,Na ,Mg 等11種元素。微量元素：Fe,Cu.Zn,Mn,Co,MoSe ,Cr ,Ni ,V ,Sn ,Si ,I ,F 等14種元素。5.2 天體演化形成組成生命的基本元素 超新星爆發(fā)會(huì)向巨洞拋射出重元素，例如碳、氧和鐵。天體物理學(xué)家Volker Bromm（哈佛-史密松天體物理中心），Naoki Yoshida（日本國家天文臺(tái)）和Lars Hernquist（CfA）對(duì)此進(jìn)行了新的模擬，結(jié)果顯示第一代恒星的超新星爆發(fā)會(huì)把大量的重元素 拋射到數(shù)千光年的范圍之內(nèi)，向全宇宙播散生命的種子。在天體演化時(shí)，熱核反應(yīng)和中子俘獲過程中C,H,N,O,S,Mg,Fe等元素都已經(jīng)形成，這些都是構(gòu)成生命體不可或缺的基本元素。5.3 生命起源推測碳、氫、氧、氮、硫和磷這六種生命元素構(gòu)成了地球上生物體物質(zhì)總量的98% ，而這些元素是伴隨著宇宙起源和演化過程而產(chǎn)生的。宇宙的狀態(tài)和宇宙物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律法則的特殊結(jié)合造成了生命起源和演化的可能性。宇宙中的物質(zhì)