为什么恒星核聚变终点是铁原子?所有恒星都会变成大铁球吗?

准确的说,并非所有的恒星都会变成一个大铁球,只有比较大的恒星(太阳质量的8倍以上)才能把核聚变持续进行到铁为止。

但是变成一个大铁球以后还会继续变或者是不变,主要是取决于这个大铁球的质量。

所谓的恒星就是因为发光发热,所以才叫做恒星,当然实际上恒星也不是完全恒定的,只不过相对于人类的历史来说,恒星几乎是不变的。

太阳这样的中等质量的恒星的寿命是100亿年,如果比太阳更小一点的红矮星,它的寿命可以长达上万亿年。

如果比太阳还要大的恒星,内部的核材料燃烧的很剧烈,寿命就会相当的短,可能只有几千万年。

但是恒星的寿命有一个下限,这是因为恒星的大小是有上限。

如果恒星的质量特别大,核反应非常剧烈,就会把恒星给炸碎。这个上限被称为爱丁顿上限,大约是太阳质量的150倍。

核聚变反应到了铁原子以后再继续聚变就要吸收能量,也就是说铁以上的核聚变没办法让恒星维持主动发光、发热。

所以只能说恒星核聚变到铁的时候,只是恒星主动发光发热阶段的结束而已,但是这个结束以后演化并不会停止。

恒星的核心完全是靠核聚变反应放射出来的X射线和硬伽马射线等高能光子产生的巨大压力来对抗重力向内的收缩力。一旦核反应停止,对抗重力收缩的压力就会突然消失。

这就好像飞机突然失去了升力,会笔直往下掉。

恒星的尺寸都很大,太阳半径就有70万公里。一旦内部的所有核聚变停止以后,外部的物质就像中心掉落。太阳表面的重力加速度是地球表面的28倍,地球一公斤的物质,到了太阳表面会重28公斤。

假如1吨的物质从太阳表面以28倍重力加速度跌落到太阳的中心,引力势能会转化为动能,这个能量有多大?简单算一下就可以知道。

按照s=1/2at^2计算,不考虑在这个过程中的加速度的改变,从太阳表面掉到太阳中心,需要2220秒,会被加速到600公里每秒。

所有的物质同时跌落到恒星的中心,然后会撞击在一起,动能会以爆炸的形式释放出来,这就是所谓的超新星爆炸。

这个能量高的吓人,因为一吨重的物质就会释放出4.2万吨TNT爆炸的能量。

这还只是像太阳这样的中等质量的恒星爆炸以后释放出来的能量规模,比太阳大的恒星释放出来的能量还要可怕。

巨大的能量瞬间释放出来,就会把很多物质炸飞到宇宙空间中,地球上的铁等重元素全部都是超新星爆炸以后释放到宇宙空间中的。

所以,大质量恒星的死亡后的灰烬,是诞生岩石行星的摇篮。

在巨大的超新星爆炸过程中,还会产生比铁更重要的元素,比如说金等等。

爆炸以后剩下的残骸,根据质量不同会变成三种不同的天体,白矮星、中子星或者黑洞。

白矮星主要成分是碳,所以它是一个碳球,更准确的说应该是一个金刚石做成的球。

只有中子星接近于一个铁球。

之所以说它接近,因为中子星只有外表面覆盖了一层铁,这个铁的硬度非常高,相当于钢铁硬度的1亿倍。

中子星的内部是由中子、电子、少量质子构成的浆体,正是由于电浆的流动,所以中子星会产生很强大的磁场。

一般的情况下,磁场南北极和中子星自转南北极不完全重合,而从磁场的南北极会释放出强大的射线喷流。

随着中子星的自转,这些射线喷流会在天空中扫出一个圆锥型。

地球如果恰恰位于被扫射的圆锥型范围之内。就会接收到中子星发出来的信号,因为这个信号是周期性的,所以中子星也叫脉冲星,可以用来进行精确的导航。

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