宇宙和重金属

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我们被认为重金属的诞生。 如果是这样,那么我们迫切需要堕胎。
-英国摇滚乐队Cream的创始人Ginger Baker

看看你周围。 仔细环顾四周。 围绕您的一切-石头,树木,山脉,天空,云彩,太阳,水,所有生物。

它全部由什么组成?



从根本上讲,您所知道的一切,地球上的一切都是由原子组成的。 氢,碳,氮,钙,铁,金等 宇宙中的所有元素以许多不同的方式组合在一起,以获得我们可以在宇宙中观察到的一切。 如果我们研究对象的本质,就会看到赋予每个原子特殊属性的事物。



而且,令人惊讶的是,它仅仅是原子核中质子的数量。 存在于我们世界中的所有事物之所以存在,是因为世界上存在着从氢到铀以及其他各种元素的大量存在。



但是所有这些元素并不总是存在。 当然,它们并不总是像今天这样多。 例如,在大爆炸之后的几分钟,宇宙降温到足以使所有在现有条件下可能发生的核反应发生的地方。 我们可以说当时宇宙中有什么元素。



奇怪的是,宇宙(按质量计)由76%的氢,24%的氦气和不超过所有其他元素总和的0.0000001%组成。 宇宙冷却下来并毫无问题地产生了中性原子,但是由于其中只出现了氢和氦以及数量可忽略不计的其他原子,因此一看我们今天所拥有的就会感到惊讶。



这些都是从哪里来的? 今天所有可用的元素已经出现,并且仍然以一种方式出现:在星星中。



与大多数恒星一样,我们的太阳在核聚变过程中将氢变成氦,这就是滋养我们的照明的力量。 但是最重​​,最重的恒星燃烧燃料的速度要快得多。 当它们燃烧所有氢时,它们将产生的氦气变成碳,然后变成氮气,氧气,氖气和钠,然后变成硅和硫,然后变成铁,镍,钴和铜。



恒星到达这一阶段,其质量超过太阳极小值的八倍,甚至数百倍。 我们的太阳要燃烧大约100亿年的所有燃料。 越来越多的大质量恒星从数千万燃烧到仅数万年,直到它们的核心燃料耗尽! 下一阶段非常有趣。



一颗恒星变成超新星,它发出的能量足以创造出宇宙的所有元素,而且数量巨大。

视频显示了这些元素如何分散并掉入宇宙。 从纯氢和氦的角度来看,我们可以说它们“污染了”宇宙。 但是,如果您喜欢宇宙中所有这些重金属和其他元素的丰富含量,则可以说它们丰富了它。

在一些过去拥有大量恒星的地区,尤其是在许多代恒星已经发生变化的地区,您会发现大量的金属。 这张照片是在太阳所在的宇宙部分中观察到的。 毕竟,它具有大量的光谱吸收线,可以唯一地确定重元素的存在!



与“干净的”宇宙不同,我们的宇宙区域富集,其中所有元素的约2%比氢或氦重。 在我们的太阳之前,至少有两代恒星形成,燃烧,燃烧,死亡并丰富了它们的空间区域。 但是我们的地区不能被称为宇宙最丰富的地区之一,甚至我们的银河系也不能被称为。

在哪里可以找到这样的地区?



宇宙学家称金属中比氦重元素数量众多 ,它们位于最庞大的星系的中心,这是宇宙中已知最明亮,最活跃,最残酷的区域。

在大爆炸之后的50亿至1亿年之内,银河系才开始形成恒星,而在最庞大,最丰富的星系中,它们的光到达我们之前,不是一到两个,而是许多代的恒星都可以被替换。

因此,当我看到这样的消息时:
科学家惊讶地发现,宇宙中存在的碳比以前想象的要早得多。

我非常惊讶。 因为如果它们不代表1920年“早期”的年份,那么我们就不这么认为!



这是TN J0924-2201 ,这是开放无线电星系中最远的一个(红移z = 5.19。红移的数量越多,那么宇宙越年轻,并且该物体离我们越远)。 关于她的科学著作被写了出来。 但是,在这个星系中发现了这么多重金属,是否令人惊讶? 我们引用这篇文章
在2.0 <z <4.5的范围内,未观察到金属性的演变。 使用近红外光谱法,Jiang及其同事(2007年)没有发现直到z〜6的金属性有明显的演变。最近,Juarez等人(2009年)发现,即使对于z〜6的类星体,金属性也非常高。在星系的活动核中化学演化的主要时代是在z> 6处。

不要被标题弄糊涂了:众所周知,宇宙中金属含量很高,并且在大爆炸发生几亿年后才发生了严重的演变,也就是说,它的年龄只有现在的5%! 例如,让我们注意这个“婴儿”星系:

scienceblogs.com/startswithabang/files/2011/11/spitzer_hubble_big_baby_galaxy_2.jpeg

这个星系只有7亿年的历史,它的红移使得来自它的光-大多数是蓝色或紫外线-已经从光谱的可见光部分偏移了! 然而,这个星系的质量不仅比银河系大8倍,而且比我们的太阳还要重。

但是,我们知道,在过去的某个时候,形成的第一颗恒星仅由氢和氦组成。 在哪 仍然只有进一步回顾过去。



到目前为止,这是我们所知道的所有星系中最远的: UDFj-39546284 。 它存在于宇宙只有4.8亿年的历史时,相当于当前年龄的3.5%!

这个星系中只有少数炽热的蓝色恒星,其质量不到银河系质量的1%! 那里形成了第一批星星吗? 这个星系是宇宙当时存在的早期阶段的典型特征吗?

根据我们最好的理论,如果这么早的星系富含金属,并且在许多情况下,它们的质量与银河系的质量相当,我们也不会感到惊讶。 但是到某个时候,一些遥远的星系将是第一个。 我们想知道它在哪里,什么时候。 现在,只有一个计划正在制定以澄清这一事实。



这只是我们需要太空望远镜的原因之一。 詹姆斯·韦伯!

虽然我们没有发射它,但不要惊讶的是,宇宙的远处是重金属,演化的恒星和巨大的星系组成的。 宇宙是一个我们所知道的一切很快发生的地方。 人们只能猜测,多少年前,在适当的条件下,行星甚至生命都可以形成!

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN402679/


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