恒星從誕生的那一刻開始,就不停的用自身所擁有的氫元素按恒星演化的不同進程而制造出不同的元素來,或者說光合熱也許就是恒星大工廠的副產品,但對于地球或者其他宜居行星來說,需要的是光和熱,因此那些生產出來的物質才是副產品!但對于我們來說這并沒有什么不同,唯一的差別是這些不同質量的恒星所制造的物質是不一樣的!
上圖就是恒星發展的不同命運,大質量的恒星的最終歸宿是黑洞,中等質量恒星的結局是中子星,而小質量比如像太陽這樣的,未來發展是白矮星,而像比鄰星這樣的紅矮星未來還是紅矮星,再未來它還是紅矮星,1000億年后它還是紅矮星,抱歉它壽命實在太長一句話實在不忍心說完,所以還是紅矮星哈!
根據恒星演化發展的規律,像太陽這樣的恒星壽命是比較長的,整個生命周期長達100億年!但其質量上明顯不足,因此它未來的聚變生成的元素最多只能到碳、氧元素,最終形成的白矮星是一顆碳氧白矮星!很明顯我們了解到了太陽最終生成哦元素,那么它是現在就已經有碳氧元素了呢還是到最后才生成?
上圖是太陽的光譜元素成分比例,除了氫、氦、碳、氧意外還有鐵、氖、氮、硅等多種元素,前文說明太陽只能生成碳氧元素,為什么現在的太陽有那么多其他元素呢?其實這因為太陽形成于上一顆恒星超新星爆發后的塵埃云,現在太陽上除了部分氦元素以外其他都來自于上一代恒星的遺產!
這就是太陽上有那么多其他元素的真正原因!那么太陽上真正能生產的元素現在到哪個階段了呢?我們先來了解下太陽的結構!
上圖是太陽的結構,中心是熱核反應區域,這是太陽工廠的真正核心,在這個區域外是輻射層,請注意這層非常關鍵,再往外是對流層,這層也很關鍵,外面我們就不關心了!核心的熱核反應區域中核反應如下:
兩個氫原子(氕)聚變成氘(氫同位素),氘再與一個氫原子聚變成氦三,氦三和氦三再聚變成氦四,基本上氘元素聚變和氦三元素聚變還是比較容易達到的,我們從月球表面沉降了大量的氦三也可以了解到,太陽上已經聚變到了氦元素的階段,但氦三和氦三的聚變條件仍然比較容易滿足,因此太陽的中心堆積了氦四是可以預期的!但再往后的聚變,太陽條件并不能滿足,而且太陽的輻射層阻擋了這些氦元素對流到其他區域,因此在中心累積的氦元素將等待一次點燃的條件!這個時間約在太陽脫離主序星約十二億年后,堆積的氦元素與輻射壓減低的外層坍縮能,將會點燃氦元素,最終達到碳和氧元素,而這次爆燃的氦元素則會導致太陽的氦閃!
上圖為太陽的光變曲線,從第一次氦閃之后太陽會經歷多次,一直到太陽沉寂成為白矮星!太陽的外殼將被拋棄,中心的碳氧就成為一顆傳說中的鉆石星!
而更大的恒星,比如中等質量和大質量的恒星未來則是會引起超新星爆發,在超新星爆發前夕,內核結構將形成上圖這樣的洋蔥結構,而從外到內也就是元素聚變的順序!
但太陽無法達到這個層次,現在的太陽只到了生產氦元素的階段,未來最多只能到達氧和碳,您是不是無法相信,連我們呼吸的氧都是太陽生產的?