为什么恒星核聚变到铁就停止了?更重的元素是如何产生的?
铁元素后,核聚变依然能进行。只是聚变将不再释放能量,而是吸收能量。
所以恒星内的核聚变当聚变到铁后(准确的说应该是镍-62,但镍最后都会变成铁),因为不再释放能量,恒星的平衡被打破,核聚变也就进行不下去了。
为什么铁之后的聚变要吸收能量?因为铁的比结合能最高。
解释比结合能前,先了解什么是结合能?
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要能量,这就是原子核的结合能(binding energy)”――摘自人教版高中物理选修3-5教科书。
结合能不是元素原子核拥有的能量,只是要拆开(裂变)或组合(聚变)原子核时需要吸收或释放的能量。原子核里核子数(质子与中子都是核子)越多,结合能越高。
而比结合能=结合能÷核子数,也叫平均结合能。结合能与比结合能之间的关系,相当于GDP与平均GDP之间的关系。
就像GDP再牛也没什么意义,主要得看平均GDP一样,所以核聚变的重点是看比结合能而不是结合能。
铁的比结合能最高,意味着铁是最稳定的元素。
由于铁元素最稳定,所以如果还要往铁原子核里面挤核子(聚变)就会变得很困难,所以要消耗大量的能量。

上图是元素比结合能曲线图(很多引用说成结合能是错误的,一字之差完全不一样)。从这个图你还可以知道为什么氢弹(氢聚变)比原子弹(铀裂变)威力大。
其实还可以通过爱因斯坦的质能方程:E=MC²,来解释铁之后聚变为什么会吸收能量。
因为铁之前的元素,也就是轻元素的聚变会损失质量,所以释放能量,而铁之后的元素,也就是重元素聚变会增加质量,所以会吸收能量。
为什么吸收能量,恒星内的核聚变就进行不下去了?
因为恒星是引力与核力之间微妙平衡的产物。
核聚变释放能量对外形成压力,与恒星自身引力平衡,恒星才能稳定存在。
从氢元素开始,引力的压缩使得恒星内部达到了开始聚变所需的高温,核心先吸收能量再聚变释放出更大的能量,释放的能量再为下一次聚变提供能量再释放,循环往复。
但当恒星内部发生铁聚变时,不仅不会释放能量,还会迅速消耗掉恒星的能量,造成恒星坍缩然后引发核爆炸,就是超新星爆发。

而最小规模的超新星爆发所释放的能量比太阳100亿年中放出的能量总和的100倍还多。
强大的能量瞬间在宇宙中形成一个超级反应炉,聚变出所有的元素,包括铁以后的重元素。
然后在恒星的原地会出现一颗中子星或黑洞。
总结一下
恒星一旦铁了心想死,拦都拦不住。
在科学界,铁聚变被称为“恒星杀手”,终止的是恒星内的核聚变,但开启的是生命起源的超新星爆发,反而加速了宇宙产生所有元素并抛撒元素的进程,把孕育生命的时间大大缩短,不然又怎么会有今天的地球,和地球上的我们。
大家都在看
-
用数字 4 帮助小学生探索宇宙的无穷奥秘 教育的本质,从来不是灌输零散知识点,而是启迪智慧,培养孩子强大的逻辑思维能力,以及独立解决未知问题的能力。真正的科技创新,核心不在于解决某一道既定难题,而是创造一套全新的思维模式。顶尖学者能够取得世界 ... 宇宙探索08-24
-
《射电望远镜:探索宇宙的神秘之眼》编辑手记 每个人的童年,大抵都有一场与星空的邂逅。在澄澈的夜晚,我们抬头仰望浩瀚星河,心中总会生出无限遐想:那些璀璨星辰从何而来?浩瀚宇宙中还隐藏着多少未解之谜?这份源于仰望的好奇,是人类与生俱来的浪漫,更是人 ... 宇宙探索08-23
-
探索宇宙真相,揭秘意识的秘密 宇宙的本质与意识的关系。宇宙与意识的本质到底是什么?今天揭开这个秘密。宇宙并非只有物质,而是永恒的意识流。我们所感知的物质世界包括身体、椅子等,实际上都是高频振动下的虚拟幻象。现代量子力学和古老东方智 ... 宇宙探索08-21
-
人类登月的壮举与探索宇宙的征程 38万公里的地月距离、总重2970吨的超级火箭、225亿美元实打实的投入、30万人熬了整整11年——人类终于在月球表面踩下了第一个属于智慧生命的脚印。前阵子我翻老航天纪录片,看到这段历史的时候,鸡皮疙瘩一层一层往 ... 宇宙探索08-18
-
《宇宙探索编辑部》如果绝对理性无法解释痛苦,那就允许荒诞存在 雪花点不过是宇宙微波背景辐射,是创世大爆炸留下的余温……很小的时候,家里只有黑白电视,每星期总有那么一天接收不到任何电视台的节目,电视机上只有嘈杂的雪花,那些噪点跃动在小小的屏幕上,背后是放学回家之后 ... 宇宙探索08-16
-
宇宙探索·绕着两颗太阳转的行星:在"两个白昼"之间生命能否存活 外星人探索·绕着两颗太阳转的行星:在"两个白昼"之间,生命能否存活在所有关于"另一个世界"的想象里,最常被电影偷走的画面,是两颗太阳一起沉入地平线。但科学要追问的下一个问题更硬:在那样的光 ... 宇宙探索08-16
-
韦伯望远镜又发现了什么?近期宇宙探索热点观察 最近几年,宇宙探索不断带来新的惊喜。詹姆斯・韦伯空间望远镜凭借强大的红外观测能力,让人类看到了更遥远、更清晰的宇宙细节。从遥远星系到正在形成的恒星,从系外行星到黑洞附近的极端环境,新发现正在不断改写人 ... 宇宙探索08-16
-
耗尽百年发展科技,人类不断探索宇宙,最大难题从来不在星空 百年来,人类文明始终在向外奔赴。 从伽利略第一次举起望远镜望向深空,到人类踏足月球、探测器登陆火星;从卫星组网俯瞰地球,到深空探测器飞出太阳系边界。我们倾尽举国之力钻研航天、物理、人工智能、量子科技, ... 宇宙探索08-08
-
学科科普:全面读懂探索宇宙本源的宇宙学 宇宙学是天文学最具浪漫色彩的分支之一,它跳出了单个天体、单个星系的研究局限,把整个宇宙作为研究对象,探索其起源、结构与演化的底层规律。读完这篇内容,你就能系统掌握宇宙学的核心框架、研究逻辑与发展脉络, ... 宇宙探索08-08
-
让孩子通过趣味科普了解古代天文学知识,更建立起对宇宙探索欲望 在当下,人类对宇宙的了解已经达到了前所未有的高度。我们不仅能够将望远镜的视野延伸到银河系之外,捕捉亿万光年外的星光,甚至还能够发射探测器,踏上月球、火星等近地天体,亲身触碰那些曾经只存在于神话中的星辰 ... 宇宙探索08-06
相关文章
- 学科科普:全面读懂探索宇宙本源的宇宙学
- 让孩子通过趣味科普了解古代天文学知识,更建立起对宇宙探索欲望
- 宇宙探索:人类文明跃迁的终极方向
- 被困在5万度火墙内?人类耗巨资探索宇宙,究竟面临多少绝境?
- 宇宙的探索与揭秘:地球不是悬浮的,它一直在往太阳里掉?
- 黑洞、暗物质、AI、生命本质!世纪难题,国内谁给出了完整假说?
- 探索宇宙,可以带来多大盈利?
- 为什么要进行宇宙探索?意义何在?
- 拨开科幻迷雾,解析地外文明研究,读懂宇宙探索的真正价值
- 耗费巨资奔赴星际,人类拼尽全力探索宇宙,到底图什么?
- 每秒飞一光年也没用?科学家认为:人类永远无法飞出宇宙
- 探索外太空,感受宇宙的神秘与浩瀚!🚀🌌
- 想象类作文之宇宙探索
- 《宇宙是什么:探索宇宙的起源、结构与深层奥秘》日 村山齐 202409
- 天文科普启心智 探索宇宙燃梦想
- NASA新太空望远镜将探索宇宙的重大谜团
- 引力波天文学:用时空的涟漪聆听宇宙
- 探索元宇宙的三个发展历程,开启未来新篇章!
- 碳基生命缺陷太大?硅基生命更适合宇宙探索!人类真能转化吗?
- 蓝星之外·月球探索2049!奔赴一场宇宙之约
热门阅读
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头) 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
-
创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命) 12-25
精选文章
- 预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 中国空间站离地球有多少公里有多大,400公里/大约有110立方米 ...
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
