恒星超新星爆发前,铁会融合吗?


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我知道铁和所有重元素消耗的能量要比制造的要多,这才是最终导致超新星产生的原因。我也了解到,许多超重元素是在超新星期间产生的。但是,我想知道的是,在恒星超新星爆发之前,任何铁都与其他元素融合吗?是的,会有净能量损失,但是如果恒星中只有少量铁,它将可能能够解决。

Answers:


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是的,但是很慢。(我不是专家,所以如果我错过了重要的事情,请随时进行纠正),但是一旦恒星进入后期阶段,经过氦气阶段直至铁,聚变主要是通过将氦气融合到较重的氦气上来进行的。元素,将每个原子序数加2。这不是唯一的方法,但是是最常见的方法。

铁还可以通过这种方式在恒星内部融合成镍,并且含量很少,但主要是超出铁,当然也超过镍,通过S-过程会产生更重的元素。(是慢速中子捕获过程的缩写)。当自由中子与原子核结合时,就会发生这种情况,并且随着时间的流逝,中子的添加会导致β衰变,在β衰变中,电子被射出,质子保留下来,从而增加了原子序数。

但是如果恒星中只有少量铁,它可能可以处理。

无疑是这样。变成超新星的恒星非常大,铁并没有立即沉入核心。需要一些时间。要使一颗恒星成为“ kablooie”(超新星),它需要既具有足够纯度的铁芯,使其不再因附近的聚变而膨胀,又需要足够大的铁芯,使其能够快速坍塌,从而几乎立即对其周围的恒星产生影响。我不清楚确切的过程,但是它需要的不仅是一点铁。作为外行的猜测,它可能需要木星大小的铁球。也许还不止于此。


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超新星中的“铁芯”实际上是核统计平衡的最终产物,该平衡始于硅核开始与α粒子(氦核)融合时。直到镍62(实际上是每个核子具有最高结合能的核)为止,放热反应都是可能的。实际上,连续的快速α捕获会产生具有相同数量的质子和中子的原子核,但同时,光解和放射性衰变的竞争过程却朝着另一个方向起作用。人们认为此过程主要在镍56处停止,因为较重的核在更稳定,然后经历了n/p>1β+通过钴56衰变到铁56 但是,超新星爆炸前的核心很可能含有一些铁峰同位素混合物。

之前所有发生这种情况可能的铁和镍接受核反应是否存在的自由中子适当的源。我们宇宙中铁以外的元素主要是由中子俘获在r过程s过程中产生的

据认为,r过程是核塌陷超新星(或Ia型超新星)启动后发生的。中子通量是由质子在塌陷核中被致密,简并的电子气中和而产生的。

但是,s过程可能在大质量恒星爆炸之前发生在其核心之外。这是第二步,因为它需要已经存在铁核-也就是说,用于种子核的铁不是在恒星内部产生的,它已经存在于形成恒星的气体中。大质量恒星中的s过程利用在霓虹灯燃烧过程中产生的自由中子(因此在除氦气,碳和氧燃烧之外的高级核燃烧阶段)会导致在铁核中添加中子。这会形成重同位素,该重同位素可能是稳定的,也可能经历衰变和/或进一步被中子俘获,从而一路形成“ s过程元素”(例如Sr,Y,Ba)链直至铅。整个过程是吸热的β,但是收率和反应速率非常小,以至于对恒星的整体能量学没有太大影响。超新星爆炸后不久,新近开采出的S-过程元素很容易被炸入星际介质中。


嗨,罗伯,谢谢你也回答我的问题!我认为您的回答的一个方面真的很有趣,那就是s加工所需的铁必须来自恒星的核心之外。这是为什么?恒星内部仅存在某些同位素吗?
caffein

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@咖啡因我认为问题在于,芯中产生的铁(a)寿命很短,并且(b)与氖22中子源分离。因此,当内核在几秒钟的时间尺度上崩溃时,它永远不会获得参与慢速S进程的机会,只有快速的R进程。
罗布·杰弗里斯
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