文档介绍：宇宙物质起源? 陆埮 中国科学院紫金山天文台 2013 3 15
太阳系元素丰度
(按原子数计,
以Si=106归一)。
Martin Harwit:
Astrophysical Concepts
4th Edition,Springer
元素丰度分布特征
氢和氦丰度遥遥领先,几乎占99%。
太阳、陨石和地球物质中的元素分布非常相似(地球的氢、氦例外)。
这种相似性或一致性具有普遍性,对于其它恒星甚至临近星系也同样适用。因此,反常丰度往往可以用来提示恒星演化或化学分馏特征信息。
太阳与地球元素丰度的差别
太阳与地球的元素丰度有个重大差别:占太阳上99%的氢和氦,在地球上却很少。氦在地球上几乎没有,氢只能以化合物的形式存在(如水、氨基、羟基等)。原因很简单:地球上的引力不足以束缚住氢气和氦气,而氦为惰性气体,不存在化合物。
太阳质量占太阳系质量的99%以上。
太阳质量=×1030 kg
地球质量=×1024 kg
差5个多量级
恒星内的元素起源
热核反应:弱作用(缓慢)的聚变反应
(太阳内部~ )- 弱作用瓶颈
既是恒星能源,又是恒星元素起源
p-p链(较低温)
总效果:pppp
→ 4He+2e++2
释放能量
瓶颈:弱作用
O循环(较高温)
总效果:pppp
→ 4He+2e++2
释放能量
瓶颈:弱作用
B2FH (、、. Fowler、F. Hoyle) 1957
恒星的元素合成。
氢燃烧,氦燃烧,碳、氧、硅燃烧;……
e过程、s过程、r过程、p过程;……
………
恒星形成的氦
质子是元素形成的原料和基石。太阳内部温度
仅~ ,必经弱过程,进行缓慢。
恒星内进一步过程还会产生其他元素。
45亿年太阳过程合成了多少氦?太阳的辐射功率, 从45亿年太阳的总辐射能量可以算出,按质量计算,所产生的氦远小于5%,无法解释观测值: ~25%。观测到的氦肯定主要不是恒星过程产生的。氦究竟是怎样产生的?
氦主要怎样形成?
恒星过程太慢,主要是受弱作用控制。
宇宙早期高温高密状态存在中子,可以通过质子、中子强作用直接快速生成氦。
自由中子的寿命只有一刻钟(15分钟)!
宇宙的两大基本性特征:
1)宇宙学原理;
2)宇宙膨胀。