星云亿梦

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什么叫太阳涅槃事件?+﹢+

有关于这个问题的答案,若想要把它说清楚、讲明白,其实很复杂……

哪怕只是简单的说明一下答案也很复杂。

首先,众所周知,太阳是一颗恒星,也是一颗在“赫罗图”上位于主星序带上的主序星(矮星),而按照MK分类系统(摩根-基南系统),太阳的光谱型为G2V。

另外,太阳是太阳系的中心天体,它质量很大,约为1.9891×10^30kg,占有太阳系总物质质量的99.86%。

而从化学组成来看,太阳总质量的大约71.4%都是氢,剩下的几乎全是氦,至于其它的所有“重元素”加起来不到2%。

这和宇宙总质能的大约4.9%,即总的普通物质的化学组成差不多相同。

其次,说起太阳,不得不提到的是,对于地球上的绝大多数生物来说,它毫无疑问是宇宙中第二重要的天体。

之所以这么说,主要是因为,在太阳内部的核反应区中,正在发生将氢融合成氦的核聚变反应。

具体的说,其中一种是名为质子-质子链反应(pp链反应)的将氢融合成氦的核聚变反应,除此以外,还有一种主要的将氢融合成氦的核聚变反应叫碳氮氧循环反应(CNO循环反应)。

不过,在太阳内部,PP链反应在总的将氢融合成氦的核聚变反应中占主导地位,至少有90%以上的新的氦3、氦4都经由PP链反应生成,只有极少的新的氦4是经由CNO循环反应生成。

而详解PP链反应和CNO循环反应的主要反应过程。

首先是PP链反应,已知它有三个主要的分支,为PP-1分支、PP-2分支和PP-3分支,或叫PP-1链反应、PP-2链反应以及PP-3链反应,其中PP-1链反应的主要反应过程为:

1H++1H→2H+Ve+e﹢+γ,式1;

e-+e+→2γ,式2;

2H+1H→3He+γ,式3。

3He+3He→4He+1H+1H+12.86MeV,式4。

在反应式1、2、3、4中,1H代表氢原子核,也代表一个质子,更代表氢的主要稳定同位素——氕(H);

2H代表氢的另一种稳定形态同位素——1氘(D);

Ve代表中微子;

e+代表正电子;

e-代表电子;

γ代表光子(伽玛射线);

3He代表氦的一种稳定同位素——氦-3(氦3);

4He代表氦的主要稳定同位素——氦-4(氦4)。

而PP-1链反应总的结果为:

1H+1H+1H+1H→4He+26.20MeV,式5。

中间生成物有1H×2、2H、3He、e+、γ和Ve。

其中Ve携带走0.53MeV的能量,这一数值是这样计算出来的:已知每个氢核(1H)的静质量为1.007825u(u同amu,代表原子单位质量,1u=931.5MeV),至于一个氦核(4He)的静质量则为4.002603u,因此氢核发生核聚变的静质量损失为:

△m=(4×1.007825-4.002603)u=0.02870u=26.73MeV,式6;

26.73MeV-26.20MeV=0.53MeV,式7。

26.20MeV代表光子辐射的能量。

而值得一提的是,PP-1链反应主要发生在质量M<2M⊙,且核心温度Tc介于700万K至1400万K这个区间的恒星内部。

另外,如果一颗恒星的质量远低于0.5M⊙,且内部温度远低于1000万K,则基本上不会存在完整的PP-1链反应。

再说到PP-2链反应。

PP-2链反应主要发生在质量M≤2M⊙,且核心温度Tc介于1400万K至2300万K这个区间的恒星内部。

其主要反应过程的前三个步骤和PP-1分支的前三个步骤相同,而后面的主要反应过程为:

3He+4He→7Be+γ,式8;

7Be+e-→7Li+Ve,式9;

7Li+1H→4He+4He,式10。

PP-2链反应总的结果为:

4×1H→4He+25.67MeV,式11。

注:在PP-2链反应的第四步,即公式8中,与氦3发生反应的氦4不是经由PP-1链反应生成的新的氦4,而是早已存在的氦4,称之为老氦4。

而在宇宙中的第一颗恒星都还没有诞生之际,宇宙中就已经存在寿命高达上亿年堪称非常古老且数量极多的氦3以及氦4了。

至于它们的来历,则是源自于“太初核合成”。

太初核合成有时也叫原初核合成。

最后是PP-3分支,它主要发生在质量M≤2M⊙,且核心温度Tc>2300万K这个区间的恒星内部。

主要反应过程为:

式1、式2、式3、式8;

7Be+1H→8B+γ,式12;

8B→8Be+Ve+e+,式13;

8Be←→4He+4He,式14。

而PP-3链反应总的结果为:

4×1H→4He+19.23MeV,式15。

在太阳内部有可能存在极其罕见的PP-4链反应,假如存在,则主要反应过程为:

3He+1H→4He+Ve+e+,式16。

因为太阳不是宇宙中的第一代恒星,且核心温度超过1400万K,所以才有第二种能在内部核心区域将氢融合成氦的核聚变反应——碳氮氧循环反应。

而所谓碳氮氧循环反应,它其实主要是发生在质量M≥2M⊙,且核心温度Tc≥1400万K这个区间的恒星内部。

也就是说,假如一颗恒星的质量是太阳的两倍或者更大,那么在它内部的核反应区中,碳氮氧循环反应就将在总的将氢融合成氦的核聚变反应中占主导地位,同时在核反应区中,绝大部分的新的氦4也将由碳氮氧循环反应生成。

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