早在北宋至和元年時(shí)期，在一望無邊的夜空中出現(xiàn)一顆“天關(guān)客星”，這顆星星所發(fā)出光的亮度，除了“日與月”之外“天關(guān)客星”的光度比肉眼所見的一切天體都要耀眼，這是人類歷史上有記載的唯一一次肉眼可見的超新星爆炸，恒星質(zhì)量超過8倍太陽質(zhì)量的大質(zhì)量恒星衰亡時(shí)的最后光輝時(shí)刻，同時(shí)也是宇宙景色中最絢爛的景觀之一，一顆大質(zhì)量恒星，往往擁有數(shù)千萬年乃至數(shù)億年的壽命，但它在死亡時(shí)僅僅會(huì)短暫地閃爍數(shù)天或數(shù)百天，人類的生命最長(zhǎng)也不過短短百年，若能親眼觀賞到超新星爆炸所帶來的眼球感觀，或許將來有機(jī)會(huì)給子孫后代親口講述，那真的是人生一大美事。
圖解：超新星遺跡——天關(guān)客星
為什么天上的星星會(huì)爆炸呀？
宇宙中的每一顆星辰，都誕生于浩瀚的氣體云團(tuán)之中，這些星際氣體的主要成分是最簡(jiǎn)單的元素——“氫”。氫分子云在引力的作用下向內(nèi)收縮、靠攏，形成一個(gè)質(zhì)量越來越大的“氫球”，越來越大的質(zhì)量意味著越來越大的引力，在外層越來越厚重的氣體的擠壓下，“氫球”的內(nèi)核變得越來越熱，當(dāng)內(nèi)核的溫度超過了氫原子之間的“庫倫斥力”時(shí)，氫核將被擠在一起，一部分氫核將釋放出一個(gè)正電子與一個(gè)中微子，變成中子。之后，氫核與中子結(jié)合形成——“氘”，氘與氫結(jié)合形成——“氦-3”，兩個(gè)氦-3結(jié)合形成一個(gè)氦，并釋放出兩個(gè)質(zhì)子，這一系列反應(yīng)被稱為“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”。
宇宙所有正值“青年”與“壯年”的恒星都依靠此反應(yīng)產(chǎn)生輝煌的光與熱，恒星內(nèi)核中產(chǎn)生的能量向外輻射的同時(shí)，也抵抗著迫使恒星向內(nèi)坍塌的重力，這段描述大家可以大致參考“熱脹冷縮”的原理，恒星內(nèi)核產(chǎn)生的能量越高，恒星就越熱，從而越容易膨脹，而恒星的質(zhì)量越大，其產(chǎn)生的重力就越大，從而越容易迫使恒星收縮，這兩種力量相互對(duì)抗，相互制衡，于是是恒星有了比較穩(wěn)定的體積。
“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”生成的氦元素便堆積在恒星的內(nèi)核中，當(dāng)核心中的氫元素漸漸耗盡之時(shí)，氫聚變反應(yīng)放出有能量越來越低，重力便步步緊逼，向內(nèi)核壓來，更大的重力擠壓產(chǎn)生了更高的核心溫度，使內(nèi)核中的元素開啟氦聚變，氦聚變放出的熱量比氫聚變更高，突如其來的高溫又引燃了核心外層的氫元素，劇烈的熱量釋放將整顆恒星攪得像一鍋翻滾的開水，重力在巨大的熱能面前節(jié)節(jié)敗退，恒星像一個(gè)氣球一樣被吹脹，此時(shí)，這顆恒星就變成了一顆衰老的紅巨星。
所有質(zhì)量高于0.8倍太陽質(zhì)量的恒星都將經(jīng)歷這一階段，此時(shí)，不同的恒星將面對(duì)不同的情況，對(duì)于那些質(zhì)量小于8倍太陽質(zhì)量的恒星，萬有引力無法抵擋核心氦聚變噴吐出的能量，恒星外層物質(zhì)將被劇烈的“氦閃”吹散，在宇宙中留下一個(gè)光滑的肥皂般的“行星狀星云”，而它的內(nèi)核將孤獨(dú)地懸浮在中央，化為一顆熾熱的“白矮星”。
質(zhì)量高于倍太陽質(zhì)量的恒星，足夠大的質(zhì)量帶來足夠大的萬有引力會(huì)繼續(xù)維持著恒星的完整，且更大的重力擠壓能夠賦予恒星核心更高的溫度，這種恒星的內(nèi)核將繼續(xù)著元素聚變，氦元素耗盡后便開始碳聚變，碳耗盡之后開始氖聚變，之后還會(huì)繼續(xù)氧聚變，鎂聚變，硅聚變，恒星的內(nèi)核將變成一個(gè)巨大的“元素工廠”，這樣的“元素工廠”現(xiàn)象會(huì)一直持續(xù)到硅聚變發(fā)生。
硅聚變的產(chǎn)物是鐵，鐵是元素周期表上“比結(jié)合能”最高的物質(zhì)，鐵即使聚變也不再釋放能量 ，反而還會(huì)消耗能量，此時(shí)的恒星內(nèi)核中，巨大的壓力將原子核與電子壓緊，原子核與電子之間寬廣的空隙蕩然無存，彼此緊密地聚成一團(tuán)，依靠電子的泡利不相容產(chǎn)生的簡(jiǎn)并壓力維持著體積，這種形態(tài)被稱作“電子簡(jiǎn)并態(tài)”，但簡(jiǎn)并壓力也有自身的極限，隨著恒星內(nèi)核“元素工廠”產(chǎn)生的元素越來越多，越來越重，當(dāng)核心質(zhì)量達(dá)到1.44倍太陽質(zhì)量時(shí)，簡(jiǎn)并壓力在越來越大的重力擠壓下也達(dá)到了自身極限，這就是“錢德拉塞卡極限”。
此時(shí)，簡(jiǎn)并壓力被重力壓垮，恒星內(nèi)核轟然坍縮，核心外的物質(zhì)將以23%光速的速度撞向鐵核，巨大的壓力將電子擠入原子核，促使它的質(zhì)子演化變成中子，而中子將會(huì)擁有比質(zhì)子更強(qiáng)的簡(jiǎn)并壓力，通常足以抵制外層物質(zhì)的撞擊，猛烈撞擊核心的外層物質(zhì)，被同樣猛烈地反彈回去，整顆恒星在如此猛烈的沖擊中被炸出四分五裂，巨大的能量足以迫使元素們聚變成比鐵更重的元素，元素周期表第五周期以及其后的所有重元素絕大多數(shù)都是在猛烈的超新星爆發(fā)中被拋灑向宇宙各地的。
鐵，元素周期表上“比結(jié)合能”最高的物質(zhì)
“比結(jié)合能”=“總結(jié)能”/（除以）原子核中的核子個(gè)數(shù)
原子核簡(jiǎn)稱“核子”，它就是質(zhì)子與中子結(jié)合在一起的產(chǎn)物，核子的結(jié)構(gòu)是非常緊密的，想要將它們分離出來需要能量，這種剝離它們的能量就是原子的“結(jié)合能”，在物理學(xué)的認(rèn)知中組成原子的核子數(shù)越多，原子核的“總結(jié)合能”就越大。
“比結(jié)合能”
又名“平均結(jié)合能” ，代表原子核中每個(gè)核子的結(jié)合能的平均值，比結(jié)合能更高的元素，由此可知原子核數(shù)量越多原子核就越穩(wěn)定，鐵元素是所有目前已知元素中擁有最高的“比結(jié)合能”，也就是說鐵元素?fù)碛杏钪嬷凶罘€(wěn)定的原子核，所以，質(zhì)量比低的輕元素聚變成更重的元素能夠釋放能量，質(zhì)量鐵高的重元素裂變成更輕的元素能夠釋放能量，而鐵無論裂變還是聚變，迫使它進(jìn)行核反應(yīng)需要的能量都大于鐵裂變或聚變能夠釋放的能量。
眾所周知，宇宙誕生之初，飄蕩在太空中的只有氫元素，我們今天能觸及的一切物質(zhì)都是在恒星內(nèi)核中一步步聚變而來的，組成我們細(xì)胞的碳，骨骼中的鈣，每時(shí)每刻呼吸的氧，在不知多么久遠(yuǎn)的時(shí)間之前，一顆超級(jí)星噴吐出的物質(zhì)，形成了我們的太陽系，地球上每一個(gè)人曾經(jīng)都是一顆星辰，我們的肉體與靈魂即是亙古的星辰在這銀河中留下的余暉，我們老去之后組成我們軀體的一個(gè)個(gè)粒子，終將回歸廣袤的宇宙，我們亦是星塵......
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