宇宙的主要天体是恒星,所有恒星都是由一坨巨大的分子云聚集而成,随着万有引力作用不断的收缩、坍缩,中心温度和压力越来越高,就点燃了中心地核聚变,一颗恒星就生成了。
分子云的主要成分是氢和氦,占据整个比重的99左右,其余元素根据分子云的性质不同略有不同,越是经历过超新星大爆炸次数较多的分子云重元素就更多,但再多也不会超过总比重的2%。
红矮星是质量最小的恒星,氢核聚变进行的很缓慢,终身只能进行氢核聚变,而且寿命特长,有的到宇宙毁灭也还没烧完;像太阳这样的黄矮星氢核聚变完成后,会激发氦核聚变,最终生成碳,引力压力就再也没有能力激发碳核聚变了,膨胀成一个红巨星,外围物质消散后,中心形成一个白矮星。
铁元素是一个异常稳定的元素,核聚变过程不但不产能,还要消耗大量的能量,而恒星演化到这个时候,已经是筋疲力尽苟延残喘了,根本没有能量来激发和维持氦核聚变,就熄火了。
在超新星大爆发的超高温超高压下,元素向更重方向聚变,这样整个太空就有了越来越多的重元素。现在已经发现的118种元素,除了宇宙大爆炸初期最早生成的氢和氦,还有极微量的锂,都是在恒星演化和超新星大爆炸后生成的。
这些元素,原子序数小于铁的元素在核聚变总能够释放能量,原始序数大于铁的元素在核裂变时会释放能量。而铁这个软硬不吃的特殊元素,不管是裂变或聚变都需要消耗能量,所以在恒星幻化过程中一旦生成了铁,就是死期到了。
然而这仅仅是个趋势而已,宇宙不会按照这些聪明人的设定走向直到终结。有人计算过,所有宇宙中的元素都变成铁-56,这个时间要10^100年,而宇宙的寿命很可能会在10^11年就结束,即使能延缓到10-^12年,与宇宙全部成铁的年限也差了去了。
现在比较流行的宇宙毁灭方式大致有三个:一是开放热寂或冷寂归宿;二是临界收缩回归奇点归宿;三是膨胀过快时空大撕裂归宿。这几种方式的宇宙终结时间都不会超过1000亿年。有科学家认为宇宙如果膨胀过快发生时空大撕裂,终结时间将不会超过200亿年。
不过这已经不是本问题讨论的范畴了,时空通讯原来已发过这方面的文章,有兴趣可以前往查看。这里只是要说明,宇宙等不到所有元素变成铁早就玩完了。
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