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[交流]
【交流】恒星的核合成过程
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恒星的核合成过程 在‘4.1 标准模型理论概要’中我提到，所谓‘这么多氦是无法在恒星内部核反应中合成’这个结论，是从实际观测结果已经接近标准模型对最初的原子核合成过程理论计算结果反推出来，并不是直接从恒星内部核反应计算出来。这里存在一个问题，用这个反推方法得出来的，在恒星内部核反应中产生的氦的产量是否符合实际情况？实践情况是，根据现代恒星演化理论，直接从恒星内部核反应计算，由氢合成氦的效率还是相当高的。并不像标准模型理论根据反推方法所得到的结论那样，几乎对宇宙中我们现在观测到的氦的含量没有什么贡献。 根据互联网可以查到的恒星演化理论，恒星的演化进程，主要经历：气体云→塌缩阶段→主序星阶段→主序后阶段→终局阶段。恒星诞生于太空中的星际尘埃(科学家形象地称之为“星云”或者“星际云”)。 恒星的“青年时代”是一生中最长的黄金阶段——主星序阶段，这一阶段占据了它整个寿命的90%。在这段时间，恒星依靠它核心中‘由氢聚变成氦’这个过程产生的能量，以几乎不变的恒定光度发光发热，照亮周围的宇宙空间。在此以后，恒星将变得动荡不安，变成一颗红巨星。最后，红巨星将在爆发中完成它的全部使命，把自己的大部分物质抛射回太空中，留下的残骸，也许是白矮星，也许是中子星，甚至黑洞…… 就这样，恒星来之于星云，又归之于星云，走完它辉煌的一生。 恒星在从形成到死亡的演化过程中，恒星会完全消耗掉它核心区域中的氢。大质量的恒星会比小质量的恒星更快消耗完它核心区域的氢，因此质量越大的主序星寿命越短。对于质量超过10个太阳质量的主序星，它的寿命小于1000万年。超新星爆发是大质量恒星演化的最终表演，中子星和黑洞是它们留下的残骸。在恒星消耗完它核心区域中的氢之后，核心部分的核反应会停止，而留下一个氦核。这时由于核心部分氢的聚变核反应停止，恒星失去了由核反应产生的能量，无法继续抵抗重力，恒星的外壳又开始引力坍缩。这样，恒星核心的温度和压力又会像恒星形成过程中那样再次升高，但是这是在一个更高的层次上的升温。一旦核心的温度达到了1亿开氏度，核心就会重新开始进行由氦聚变成碳的核反应，通过核聚变产生能量来抵抗引力坍缩。 从这里我们可以看到，质量中等以上的恒星中化学元素碳和氧，主要是通过氦聚变产生的。要产生化学元素碳和氧，恒星首先应当经历过‘消耗完核心中的氢’的这个演化要阶段。根据俞允强在‘物理宇宙学讲义’书中对恒星核合成过程的讨论，主序星的氢燃烧区约占总质量的10%。因此，在恒星内部由于核聚变反应，由氢合成氦的效率还是相当高的。 即使根据标准宇宙学模型，宇宙只存在了一百多亿年，在这期间，恒星也不止只有一代，而是可以有代复一代的形成和死亡循环过程。根据陆烨、赵刚等人在‘天文学进展’中的‘第一代恒星的观测和研究进展’文章一文，目前对第一代恒星（星族Ⅲ恒星）的观测结果表明，在银河系中还没有发现零金属丰度的恒星，金属丰度[Fe/H]≤-2.5的恒星极少。这些观测事实表明，即使有过所谓第一代恒星，它们也都已经死亡了。这些已经死亡了的恒星在它们死亡时，把它们已经经历过核聚变反应生成的氦和其它物质又被抛射回到太空‘气体云’中。现在我们观测的恒星，应当都是由太空中含有这些恒星核反应产生的物质的‘气体云’所形成。也就是说它们至少都是第二，三代恒星。‘恒星来之于星云，又归之于星云’这个过程在宇宙中是在不断地循环发生。我们现在所观测到的恒星，只能是这个不断地循环发生过程中的某一代恒星。 根据上面所讨论的恒星从生成到死亡的演化过程，每一个主序星只要经历一次这样从形成到死亡的过程，恒星内部核反应过程就能把‘它质量中10%的氢’全部燃烧成氦。由此可见，在恒星内部核反应中，由氢合成氦的效率还是相当高的。经过几代恒星的形成和死亡的过程，由恒星内部核反应合成的氦应当可以达到相当高比例。我不知道标准宇宙学模型是根据什么观测事实和逻辑推理得出‘这么多氦是无法在恒星内部核反应中合成’这个结论。 参考文献 55 百度网 恒星演化 地址：http://baike.baidu.com/view/448972.htm?fr=ala0_1 56 陆烨 赵刚 等 第一代恒星的观测和研究进展 地址：http://all.zcom.com/mag2/ziranke ... 62/200104/10119262/ （新牛顿宇宙 第四章 核合成 4.3恒星的核合成过程） |
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