等到宇宙年龄到达3分钟的时候,几乎所有的中子都到了氦🔿🆛里面。因为宇宙诞生时,质子☧🁮和中子的比例是7:1,所以这个时候,氢和氦的质量比🞷例是为6:2,即3:1。
也就是说,这个时候的宇宙,75%是氢🙾🐁,25%🚜🔍⛁是氦,它们的原子序数分别为1和2,原子🔏⛎量则分别为1和4。
再之后,核反应继续进行,在高温环境中,粒子不🚜🔍⛁断碰撞,由小的粒子生成大的粒子,由原子序数低的粒子,生出原子序数高的粒子。🖇🐞🀽不过因为物理原则的限制,宇宙中不存在原子量为5和8的稳定☭原子,原子量为6的稳定原子锂6,反应截面又很小,所以核反应继续生出的下一个离子,是锂的同位素——锂7。
在这核反应的过程中,宇宙因为急剧膨胀,体积变得越来越🔿🆛大,温度下降得也越🍴🌖⚪来越快。等到核反应生产出少量锂7的时候,宇宙已经变得非常冷了,核合成几乎结束。
宇宙年龄1小时🏛的时候,核合成完停止,这时候的宇宙中物质构成,大约为75%的氢,25%的氦,和极为少量的🁁锂7,就好像是一大🐸🄪团棉花糖般的气态星云。
这种状态,从宇宙年龄一小时,一直保持宇宙🛞🝡🌯年龄10亿年🔿🆛左右。
宇宙年龄10🝩🍱亿年的时候,气态星云的某些位置,因为含有比较🛓🛼⚉多的物质,在万有引力作用下,它会不断吸📉🙄引周围的更多物质聚集。密度变得越来越高,最终当万有引力大于内部支撑力的时候,就产生了重力塌陷。
引力塌陷之后,一片区域的气态星云会分裂成越来越小的许多片段,每一个片段中,塌缩的的气体都会以热能的形式释放出重力势能。随着它的温度和压力的增加,这🞷些片段会慢慢凝结成一个被称为原恒星的超热旋转气🄋体,这时第一代恒星就这么形成了。
第一代恒星形成后,在核心的内部,因为具有高温的环境,核合🛓🛼⚉成开始重启,原子序数和原子量更大的元素开始依次合成。
首先,是已经熟🏛悉的氢元素通过聚变,核合成为氦元素。这一聚变过程中的能量,也用来对抗万有引力产生的引力塌陷,保证恒星的体积稳定。
当氢元素部耗尽,聚变能量和万有引力🖔💘💉的均衡状态被打破,恒星发生第二次引力,自身发生崩缩,从而🏟使核心温度和压力大幅升高,到达氦聚变的条件,通过氦的聚变,核合成为碳、氧🍄🅢🈑等。
等到氦耗尽,第🏛三次引力塌陷又开始,恒星又一次坍缩,核心温度和压力进一步提升,碳、氧元素开始通过聚变,核合成为硅。
如果恒星质量不够大,它会在某一个坍缩过程中死亡,演变成白矮星(恒星质量为太阳十分之一左右)或者红巨星(恒星质量低于太阳十倍🎏)。而如果恒星质量足够大,这样一直持续下去,锂之后的元素会不断生成,比如氖、镁、硅、硫、钙……
不过这个合成,还是存在极限的。
这极限就是铁元素。
在极大质量的恒星核心,经过多🙭🍧次塌缩,元素聚变,通过核合成来生成铁元素。🍴🌖⚪
在恒星核心大多数的质量都变成铁之后,在恒星核心变作铁核之后,所产生的压力已经非常大。这导致铁元素中心部分的电子大都被🀙☴压进原子核中,与质子结合,变成中子,使核心部位几乎都是中子。
中子极其紧密,所🗚🜏以导致想要进行聚变的铁原子来到中子表层后被挡住,像皮球撞到墙壁上一样,被狠很反弹回去,无法进入🁺🔽核心。
这样以来,哪怕恒星为核心提供再多🜡🃭🛄能量,都无法让铁进行下一步的聚变,恒星生命进程被锁死。这时恒星从外到最里的元素,依次是氢、氦、碳、硅、铁。
这样持续一段时间后,恒🝛星的聚变停止,在万有引力作用下🔿🆛,恒星开始了又一次的坍缩。
因为这一次不会再有新的聚🀫变重启,恒星🙾🐁将产生史无前例的超级大爆发,即超新🍴🌖⚪星大爆发。
在🕩🌐这种状态🎀🍻🍒下,极短时间内,温度和压力都⚲🕗达到一个新高,铁以后的元素都被生成出来,比如镍、铜、锌等,一直到元素铀。