雖然以現在的航天科技水平,我們人類暫時還不能在廣袤的宇宙中遨游,但是我們還是可以利用各種精密的天文觀測儀器來一睹宇宙的風采。我們都知道,目前的太陽內核正處于最初級的由氫到氦的反應,假如太陽是第一代恒星的話,那么它的成分就應該只有氫和氦這兩種元素,但事實卻證明太陽還包含了一些更重的元素,這就意味著太陽中的這些較重元素來自于上一代的恒星,也就是說,太陽至少是第二代恒星。
那么問題就來了,宇宙中的氫元素用不完嗎?為什么恒星消亡后又會形成新的恒星?這就要從發生在137億年前的“大爆炸”說起。當時,整個宇宙都處于一個急劇膨脹以及迅速降溫的狀態,在這個過程中的某一段時間里,宇宙的溫度和密度非常適合輕核聚變的標準,因此在這段時間里形成了大量的氦原子核以及微量的其他輕元素。緊接著,宇宙通過核聚變反應就生成了占其總質量大約25%的輕元素,其中絕大多數都是氦。
因此我們可以知道,太陽通過核聚變產生的氦遠遠沒有想象中那么多,相應的其消耗的氫也比想象中要少得多。事實上,只有太陽核心的氫在參與核聚變,而太陽外層的氫,卻會因為其內部強大的輻射壓而永遠無法到達太陽的核心。根據科學家的計算,即使在太陽消亡的那一刻,它也只能消耗掉自身10%-30%的氫。而那些質量巨大的恒星,其內部核聚變產生的輻射壓比太陽更為強大,因此在這些恒星消亡后,還會剩下更多的氫燃料。
恒星內部核聚變反應的劇烈程度與其質量的大小息息相關,質量越大,反應就越激烈,相應的這顆恒星的壽命就越短。那些質量巨大的恒星,大多數都是在“燃燒”百萬年左右之后,就通過超新星爆發的方式消亡了,在這個過程中,它們將自己一生所創造的元素,以及大量未參與核聚變反應的氫元素拋灑到宇宙空間里,而它們的殘骸就形成了中子星或者黑洞。質量中等的恒星,則會在宇宙空間中留下一大片行星狀星云。
因為宇宙中的氫元素本來就非常多,而恒星只占了極少一部分,并且恒星消耗氫的效率也非常低,所以宇宙中的氫元素總量也下降得非常緩慢,看上去就像宇宙中的氫元素用不完一樣。事實上,從宇宙誕生到現在的137億年的時間里,宇宙中的氫元素總量幾乎沒有什么明顯的減少,也就是說,我們的宇宙還可以在未來很長很長的一段時間里保持星光燦爛。
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