化學元素的形成時間和宇宙物質的組成

文章作者:管理一号 | 2019-08-12
字體大小:

作為自然科學中的一種,化學總是在研讨複雜的改動和低能電子的結合,以及構成我們生活國際的各種元素的分子,愈加是我們知道和改造這個物質國際的首要辦法之一。而國際正是由數不勝數的各種物質所組成,科學家們通過對各種星體的化學成分進行分析,找到了元素分布的規則,并了解到星際空間的物質組成信息。比如,恒星内部的熱核和具有強壯力氣的超新星,這些國際中的天體看上去似乎都和化學之間的距離很悠遠。但事實上,它們之間存在着底子的聯絡,化學和天文學彼此浸透,為國際演化供應了實驗數據,而國際演化又伴随化學物質的發生,那麼,這兩者之間究竟存在着怎樣的相關?

化學元素的構成時刻和國際物質的組成

化學中這些元素的構成時刻,大約始于140億年前,也就是大爆炸的前期。然後,國際中的一般物質是75%的質子或氫原子核,以及25%的氦原子核和自由放射電子的混合物,而在幾十萬年後,這些電子将初步被束縛在原子中。就本質而言,元素構成的前史可以分為兩個首要階段:一個在大爆炸的前20分鐘後完畢;而另一個階段,則是從13億年前構成第一批恒星初步,一向繼續到現在。在開始的三分之一小時之後,脹大的國際降溫到核聚變可以運轉的點以下,這意味着在幾百萬年後,當恒星構成時,物質的演化才會再次發生,而且,此刻可能會初步發生比氦氣更重的元素堆積進程。

恒星會在它的生命周期中通過一系列階段性的演化,而在這些階段中,核聚變反應會在其中心區域構成氦和其他元素。與此一同,聚變反應所供應的能量,還能發生使恒星抵擋重力所需的壓力。而從恒星逸出的氣體風,會以相對溫文的辦法将一些加工過的物質分配到太空中,隻不過超新星則會以劇烈的辦法進行。而國際中的另一種存在,就是性質不知道的暗物質,但已有許多證據表明,它不可能是重子物質,即質子和中子。有一個最受歡迎的模型,暗物質首要由國際一小時後構成的外來粒子組成。這種需求延伸所謂的基本粒子物理标準模型的粒子,可所以弱彼此效果的大質量粒子(WIMP)、或者是軸,又或者是無菌的中微子。

 

 

恒星的演化進程伴随化學元素的構成

當然,在國際的各種演化進程之中,也會不斷地有新的化學元素構成。跟着星際和星系際氣體的富集,在許多的空間和時刻上進行,國際的化學反應也随之變得愈加豐厚。随後的恒星由富含重元素的星際氣體構成。我們的太陽、太陽系,甚至地球上生命的存在,都是這一長串恒星誕生、逝世和重生的直接成果。并通過這種辦法發現,物質、恒星和星系的演化都是密不可分的,天文學和化學皆是如此,科學家們也由此總算揭開恒星風和超新星的化學富集,怎麼在銀河系和星系之間發生效果。

恒星,因為内部深處的核反應而閃耀,但當一顆恒星的核能供應耗盡時,它終究狀況的開展則會取決于它的質量。恒星的構成并不是孤立無助的,它甚至可所以擁有數千個成員的星團,因此,大多數年青恒星都是以星團的形式出現在我們的面前,而年青恒星的X射線,會比太陽等中年恒星更亮堂。年青恒星的團簇具有形狀不規則的特點,然後被稱為渙散星團,用以差異于球狀星團和其他非常陳舊的星團。而一般的中年恒星,比如我們的太陽,則擁有熱的、發射X射線的外部大氣層,或者是火山。

 

 

而X射線觀測,已被科學家們證明它是一種有用的示蹤劑,首要用于研讨恒星的年齡、旋轉和類型,怎麼影響恒星表面附近的湍流加熱,以及恒星的擴散活動怎麼跟着恒星的演化而改動。假設它們處于緊密的二元體系中,恒星的演化可以發生巨大改動,而這些改動取決于恒星彼此之間的距離以及恒星的巨細。我們銀河系中一些最強的X射線源,是含有中子星和黑洞的緊密二元體系。坍毀的恒星在生命完畢的時分,會不可避免地發生緻密的坍縮恒星,也就是白矮星、中子星或黑洞,因為重力劇烈,條件又往往是暴力的。

化學富集法在銀河系和星系之間的運用

通過Chandra圖像和各個超新星遺址的光譜,科學家們提醒了富含氧、矽、硫、鈣和鐵等元素的氣體雲,并追尋了這些元素在爆炸中被噴射的速度。比如,在對Cas A超新星遺址的錢德拉圖像查詢中發現,在富含矽的噴射物外,一同也存在富含鐵的噴射物,由此表明晰湍流混合和非球形爆炸,會将原始恒星的大部分内部轉化為其外部。而在相似的N49查詢中發現, 超新星遺址提醒了一股富含氖、矽和硫的子彈形雲,并以每小時五百萬英裡的速度噴射到周圍的天然氣中。不管是對Cas A,還是其他超新星遺址的多普勒頻移發射線的觀測,都供應了關于超新星噴射物的分布和速度的三維信息,這将有助于束縛爆炸模型。

 

 

在另一個更大範圍内,科學家們通過對星系構成爆發的對象進行了觀測,發現這些星系的大片區域已經被數千個超新星的聯合效果所豐厚。該觸角星系體系是由兩個星系的磕碰所發生的,這次碰擊造成了恒星構成的爆發,而幾百萬年後,不計其數的超新星在數千光年的時刻範圍内加熱并富集了氣體雲。星系中心的超大質量黑洞,則是整個星系中分布重元素的意外要素,向黑洞螺旋形的氣體會變得過熱,并發生從黑洞流出的氣體風,它甚至可以發生劇烈的電磁場,将富集的物質驅動到銀河系的外部和其他地方。假設星系落入星系團中,富集的氣體也可以從星系中剝離,遍及星系團的熱擴散氣體的壓力,将氣體從星系中吹入星系間介質,然後使其越來越富集。

 

而在更大的範圍内,已經在數百萬光年的星系之間的長絲中檢測到氧氣。這種氧氣很可能是在100億年之前發生的,在國際前史上誕生過的一些超新星中。假設超新星的速率如此之高,以至于許多超新星沖擊波的概括效應驅使銀河系的風,并将氣體吹出銀河系。一個典型的例子是星系M82,盡管像M82這樣的銀河風如今很少見,但它們在數十億年前卻是常見的,因為其時的星系很年青,因為星系之間的頻頻磕碰,導緻了恒星的靈敏構成。比如Sculptor Wall,這是一個橫跨數千萬光年的氣體和星系的集結,包含了從銀河風中富含氧氣的許多氣體,一同,它也被認為是巨大的熱彌散氣體網絡的一部分,含有國際中所有一般物質的一半。

Copyright © 2009-2018 外星探索zhongte54489.cn 版權所有 關于我們| 法律聲明| 免責聲明| 隐私條款| 廣告服務| 在線投稿| 聯系我們| 不良信息舉報