當我們太陽的核聚變材料消耗殆盡後,會演化成什麼?

2020-12-04 艾伯史密斯

太陽這樣的恆星,在氫元素燃燒殆盡後,會形成一個主要由碳、氧元素組成的「碳氧核」,成為一顆白矮星。

恆星質量很大程度上決定了恆星的發展方向,可以說恆星演化就是一部化學元素轉化的歷史;恆星在剛形成前,主要元素都是氫元素和氦元素,恆星點燃前質量如果持續增加,內部溫度和壓力會逐漸升高,直到氫元素的核聚變被點燃,然後恆星進入主序星時期。

恆星的質量越高,恆星內部的溫度和壓力也越高,核聚變反應也就越劇烈,這也導致質量越大的恆星,壽命越短,恆星壽命從1000萬年~1000億年不等,我們太陽屬於中等質量恆星,理論壽命大概是110億年,目前已經燃燒了45億年。

當然太陽的燃燒是不需要氧氣的,而是在很小的一個核心區域進行著氫元素的核聚變反應,生成物是氦元素,同時通過質能方程釋放大量的能量,照耀我們地球數十億年。

在主序星時期,恆星內部主要進行著氫元素向氦元素的聚變反應,對於小質量恆星,內部溫度和壓力達不到氦元素聚變的條件,所以小質量恆星演化為白矮星時,內部主要元素是氦。

而我們的太陽,在氫元素消耗殆盡後,會通過氦閃來發生氦元素的聚變,氦元素聚變的主要產物是碳和氧,然後形成一個碳氧核,氦元素在碳氧核的殼層燃燒,直到氦元素消耗殆盡為止;而一部分未燃燒的氫元素和氦元素,會被吹散到宇宙空間中,形成行星狀星雲。

最後留下一個主要由碳元素和氧元素構成的緻密天體,密度高達每立方釐米數十噸,這就是白矮星,然後白矮星會經歷數百億年的時間,冷卻為黑矮星。這就是我們太陽的「墳墓」。

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    這是很多人一直想鬧明白的問題,我們今天就來細細討論一下,把這個問題說清楚。什麼叫核聚變?恆星核聚變能量怎麼來的?核聚變就是核融合,簡單地說,就是一個原子核和另一個原子核,在特種條件下能夠擠壓在一起,這樣兩個或更多的原子核就融合在一起,形成了一個更大更重的原子核。新的更重的原子核裡面的質子數,比原來的原子核增加了,因此再也不是原來的原子核了,就成為一種新的物質。
  • 恆星核聚變並非到鐵為止,而是以特殊方式,製造出我們認知的世界
    因此恆星的核聚變是在核心部分進行的。鐵元素是大於太陽質量8倍以上的恆星,中心溫度和壓力更高情況下,核聚變從氫開始,一路連鎖下去,經過26個元素的核聚變生成的。大於太陽質量4倍的恆星,中心溫度可以到達10億K,核聚變可以到達氧、氖、鎂這一級;太陽質量8倍以上的恆星,核心溫度在後續核聚變過程中可達到30億度,因此,就可以一路到鐵。
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    太陽最終會成為「白矮星」,地球會演化成什麼?行星也有壽命嗎?我們知道宇宙當中的星體,主要分為兩種,一種是自身能夠發光放熱的恆星,另一類則是自身不能發光放熱的恆星。在太陽系中,太陽就是一顆恆星,由於質量足夠大,內部啟動了熱核聚變反應;而其他圍繞太陽旋轉的星體,則都是行星,包括我們的地球在內。宇宙中的恆星通常都是有壽命的,而且通常恆星的質量越大,壽命就越短暫。我們的太陽是一顆質量比較小的黃矮星,大概能夠在宇宙中燃燒100億年左右,目前已經燃燒了接近50億年,度過了100的壽命。
  • 氦三是終極核聚變燃料,假如用氦三,會更容易實現可控核聚變嗎?
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  • 轉載:氦三是終極核聚變燃料,假如用氦三,會更容易實現可控核聚變嗎?
    都說月球上氦三資源豐富,是核聚變理想的燃料,那麼將現在正在搗鼓的氘氚核聚變換成氦三,會更容易實現嗎?自氘核開始,聚變就開始開掛了,因為氘核中有中子,不需要再從質子經過漫長的時間轉變過來!氚氘聚變H-2+H-3==He-4+n,聚變成氦四+一個多餘的中子,而問題也從這跑出來的多餘的中子中而來!對於裂變來說,原子核受到自由中子的轟擊而產生裂變!這個自由中子還得製造出來,但在核聚變堆中這個中子卻是一個徹頭徹尾多餘的東西!