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宇宙的“东西”不断变化,不断进化:研究

根据一项研究,由于恒星的生死存亡,宇宙的组成--构成物质的元素--正在不断变化和演变。

这项发表在《科学》杂志上的研究描述了这些元素是如何在恒星生长、爆炸、褪色和合并时形成的。

美国俄亥俄州立大学的Jennifer Johnson教授说:“宇宙经历了一些非常有趣的变化,突然间周期表--宇宙中元素的总数--发生了很大变化。”

“在大爆炸后的1亿年里,除了氢、氦和锂,什么也没有。然后我们开始得到碳和氧,以及非常重要的东西。现在,我们正处于元素周期表的辉煌时期,“约翰逊说。

自19世纪60年代以来,周期表帮助人类理解了宇宙的元素,当时俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫认识到某些元素的化学行为是相同的,并将它们组织成一张图表--周期表。

这是化学组织元素的方式,帮助从小学到世界上最好的实验室的科学家理解宇宙中的物质是如何聚集在一起的。

然而,正如科学家们早就知道的那样,元素周期表只是由星尘组成的:元素周期表上的大多数元素,从最轻的氢到像lawrencium这样的重元素,都起源于恒星。

随着新元素的发现--或者在合成元素的情况下,世界各地的实验室都创造了--这个表已经扩大了,但门捷列夫对原子量和宇宙构成要素的理解的基本原理是正确的。

核合成--创造一种新元素的过程--始于大约137亿年前的大爆炸。

宇宙中最轻的元素氢和氦也是大爆炸的第一个结果。然而,较重的元素--几乎是周期表上的所有其他元素--在很大程度上是恒星生死的产物。

约翰逊说,高质量恒星,包括猎户座的一些恒星,距离地球约1300光年,融合元素的速度比低质量恒星快得多。

这些浮夸的恒星将氢和氦熔合成碳,并将碳变成镁、钠和氖。

大质量恒星通过爆炸成为超新星而死亡,释放元素--从氧到硅到硒--到它们周围的空间。

较小的、低质量的恒星--大约我们太阳大小的恒星--将氢和氦融合在核心中。研究人员说,氦随后融合成碳。

当小恒星死亡时,它会留下一颗白矮星。他们说,白矮星在合并和爆炸时会合成其他元素。

一颗爆炸的白矮星可能会将钙或铁送入它周围的深渊。

中子星合并可能会产生铑或氙。由于和人类一样,恒星在不同的时间尺度上生存和死亡--恒星经历生死时会产生不同的元素--宇宙中元素的组成也会随着时间的推移而变化。

约翰逊说:“我最喜欢的一点是,恒星制造元素需要几个不同的过程,这些过程有趣地分布在周期表上。”

“当我们想到宇宙中的所有元素时,想想有多少恒星献出了生命是很有趣的--不仅仅是大质量恒星爆炸成超新星。

“也是一些像我们的太阳这样的恒星,以及更古老的恒星。它需要一个很好的小范围的星星给我们元素,“约翰逊说。

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