從宇宙大爆炸開始，宇宙的「物質」一直在變化！

博科園：本文為天文學類

宇宙的組成，即構成物質每一部分的元素是由於恆星的生命和死亡而不斷變化和演變。《科學》期刊1月31日發表的一篇評論文章詳細描述了這些元素是如何隨著恆星的成長、爆炸、衰減和合併而形成。俄亥俄州立大學(Ohio State University)天文學教授、這篇文章的作者珍妮弗·約翰遜(Jennifer Johnson)說：宇宙經歷了一些非常有趣的變化，突然之間，元素周期表（宇宙中元素的總數）發生了很大的變化。

博科園-科學科普：大爆炸之後的1億年里，除了氫、氦和鋰，什麼都沒有，然後我們開始得到碳和氧以及非常重要的東西。現在，我們正處於元素周期表的輝煌時期。自19世紀60年代以來，元素周期表幫助人類了解宇宙的元素。當時，俄羅斯化學家門捷列夫(Dmitri Mendeleev)認識到某些元素的化學性質是相同的，並將它們組織成一張周期表。它是化學組織元素的方式，幫助從小學到世界上最好的實驗室科學家們了解宇宙中各種物質是如何聚集在一起的。

圖2、圖3、圖4、圖5：宇宙中元素的來源，從15分鐘到80億年。圖片：Jennifer Johnson

但是正如科學家們早就知道的那樣，元素周期表只是由星塵構成的：元素周期表上的大多數元素，從最輕的氫到重元素(如元素)，都是從恆星開始。隨著新元素的發現（或者說是合成元素）在世界各地的實驗室中被創造出來，這張桌子也在不斷擴大。但是門捷列夫對原子量和宇宙構成元素的基本理解是正確的。核合成（創造新元素的過程）始於138億年前的大爆炸。宇宙中最輕的元素氫和氦也是大爆炸最初產物。但是更重的元素（元素周期表上幾乎所有其他元素）主要是恆星生命和死亡的產物。

大質量恆星，包括距離地球1300光年的獵戶座中的一些恆星，融合元素的速度比小質量恆星快得多。這些巨大的恆星將氫和氦融合成碳，並將碳轉化為鎂、鈉和氖。大質量恆星死於超新星爆炸，釋放元素（從氧到硅再到硒）到它們周圍的空間。體積較小、質量較低的恆星——與我們的太陽差不多大的恆星，在它們的核心將氫和氦融合在一起。然後氦聚變成碳。當這顆小恆星死亡時，它會留下一顆白矮星。白矮星在合併和爆炸時合成其他元素，一顆爆炸的白矮星可能會將鈣或鐵送入其周圍的深淵。

合併的中子星可能產生銠或氙。因為和人類一樣，恆星在不同的時間尺度上生存和死亡，也因為恆星在其生命和死亡過程中產生不同的元素，宇宙中元素的組成也會隨著時間而變化。恆星形成元素需要幾個不同的過程，而這些過程有趣地分布在元素周期表上。當想到宇宙中所有的元素時，想想有多少恆星獻出了自己的生命是很有趣的——而不僅僅是大質量恆星爆炸成超新星。它也有一些恆星，像我們的太陽，和更老的恆星，它需要一個很好的恆星範圍來給我們元素。

博科園-科學科普｜研究/來自: 俄亥俄州立大學

Laura Arenschield, The Ohio State University

參考期刊文獻:《科學》

DOI: 10.1126/science.aau9540

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