「超新星爆发」为什么第26号铁元素会引爆恒星?地球上那么多铁会很危险吗?

铁对人类有多重要?
铁应该是与人类历史纠葛最深的元素了 , 从公元前4000年进入青铜时代开始 , 青铜这种易于冶炼和加工的金属为人类社会发展提供了极大的助力 , 但青铜硬度很高却也脆性太大 , 缺点显而易见!到公元前2500年时 , 铁器开始出现 , 此后技术的提升使得冶铁技术的提高 , 铁器开始替代青铜制造的农具和兵器 , 青铜开始退居酒器与祭器!
「超新星爆发」为什么第26号铁元素会引爆恒星?地球上那么多铁会很危险吗?
文章图片

文章图片

铁器时代的崛起是人类社会发展的幸事 , 现代几乎所有的工具中都是铁或者铁的合金 , 无论是大规模生产用的农具还是制造行业的工具以及设备 , 都少不了铁元素的存在 , 甚至我们可以这样定义铁 , 如果没有发现铁元素 , 那么也不会有现代社会 , 更不可能进入宇航时代!但这种对人类至关重要的铁元素却是恒星最毒的毒药 , 因为恒星中一旦演化的铁元素 , 等待它的只能在超新星爆发中终结一生!
「超新星爆发」为什么第26号铁元素会引爆恒星?地球上那么多铁会很危险吗?
文章图片

文章图片

为什么恒星发展到铁就会死?
恒星能保持大致球体的原因有两种 , 一种是引力坍缩致静力平衡 , 另一种是恒星内部产生的辐射压 , 所以恒星的呈现在宇宙中形态 , 就是一个高温的等离子球体 , 它会因为自转而略扁 , 但密度并不会比水高很多 , 比如太阳的平均密度只有水的1.4倍!
「超新星爆发」为什么第26号铁元素会引爆恒星?地球上那么多铁会很危险吗?
文章图片

文章图片

静力平衡
一个大于直径500千米的天体 , 会在静力平衡的状态下趋向于球体 , 比如地球 , 尽管有山脉和海洋 , 还两极的冰川 , 但地球上最高的山脉也不过8千米 , 和地球1.27万千米的直径相比 , 其实这个球体的精度还是很高的 , 不过因为自转 , 赤道部位的直径会略大 。而处于等离子体的恒星明显要规则得多 , 比如太阳自转慢 , 赤道的直径之比两极大10千米 , 而太阳的直径则高达140万千米 , 所以这个精度让滚珠轴承中的钢球也自叹不如!
「超新星爆发」为什么第26号铁元素会引爆恒星?地球上那么多铁会很危险吗?
文章图片

文章图片

谷神星直径950千米 , 这个球形还不太平准
辐射压是怎么来的?
引力坍缩会让球体的密度逐渐增加 , 假如没有辐射压的话 , 越大的天体就是一个致密的天体 , 但很幸运 , 宇宙中最丰富的氢元素会在引力坍缩的高温下开始核聚变 , 其剧烈的能量释放在恒星内核会以辐射方式向表面传递 , 再透过对流到达表面 , 继而向宇宙空间以光辐射方式散发 。
「超新星爆发」为什么第26号铁元素会引爆恒星?地球上那么多铁会很危险吗?
文章图片

文章图片

恒星辐射与对流模型
这个向表面传递的辐射会产生压力 , 对抗因引力中心坍缩的壳层 , 因此一颗处在主序星状态的恒星必然是辐射压和引力坍缩是平衡的 , 而且这种模式有一个极限 , 比如恒星质量太大 , 内核温度过高 , 那么辐射压过大的情况下 , 强烈的恒星风会让恒星丢失大量的物质 , 而阻止恒星进一步成长 , 这个质量大约是太阳的150倍 , 以英国物理学家爱丁顿爵士命名的光度极限 。
「超新星爆发」为什么第26号铁元素会引爆恒星?地球上那么多铁会很危险吗?
文章图片


推荐阅读