宇宙那么大,要上哪兒去找1000萬(wàn)度的高溫呢?超高溫狀態(tài)主要出現(xiàn)在下列三種情況下:
1.形成宇宙的“大爆炸”發(fā)生后
在137億年前,宇宙誕生于一場(chǎng)大爆炸之中。能創(chuàng)造出宇宙這種龐然大物的爆炸,溫度之高可想而知。據(jù)說(shuō)大爆炸1秒后的溫度足有100億度,比1000萬(wàn)度高多了。
2.發(fā)生在太陽(yáng)等恒星內(nèi)部的“核聚變”
恒星內(nèi)部的溫度高于1000萬(wàn)度,也是新元素的搖籃。我們最為熟悉的恒星太陽(yáng)也是如此。太陽(yáng)的核心溫度有1500萬(wàn)度。在這樣的環(huán)境下,氫原子會(huì)相互聚合,形成新的氦元素。
但核聚變?cè)谔?yáng)上并非隨處可見(jiàn)。太陽(yáng)表面看似烈火熊熊,但溫度只有500度左右,無(wú)法孕育出新元素。這么一對(duì)比,大家就能想象出“1000萬(wàn)度”有多高了吧?
3.恒星壽終正寢時(shí)——“超新星爆炸”
當(dāng)一顆巨型恒星(質(zhì)量超過(guò)太陽(yáng)的十倍)壽終正寢時(shí),會(huì)發(fā)生爆炸。這就是所謂的“超新星爆炸”??茖W(xué)家認(rèn)為,宇宙中那些比鐵更重的元素,幾乎都是在超新星爆炸后的最初10秒內(nèi)形成的。
接著就讓我們具體分析一下上面三種情況。
眾所周知,我們的宇宙形成于137億年前發(fā)生的“大爆炸”。問(wèn)題是,科學(xué)家是怎么推測(cè)出這一點(diǎn)的呢?
觀測(cè)結(jié)果顯示,宇宙正在不斷膨脹。換言之,宇宙原來(lái)并沒(méi)有這么大,時(shí)間線越往前推,宇宙就越小。推到底,宇宙就匯集到一個(gè)點(diǎn)上??茖W(xué)家通過(guò)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)在137億年前,宇宙就是一個(gè)點(diǎn)。
當(dāng)然,上面說(shuō)的這些都是“紙上談兵”,但科學(xué)家們的確觀測(cè)到了大爆炸留下的電磁波。要是沒(méi)有發(fā)生過(guò)大爆炸,那些電磁波就解釋不通了。
目前學(xué)界的主流理論認(rèn)為,在大爆炸發(fā)生100萬(wàn)分之1秒后,基本粒子就誕生了。那些基本粒子聚集起來(lái),在1秒后形成了氫的原子核。在大爆炸3分鐘后,氫的原子核聚集在一起,形成了氦。于是氫占92%、氦占8%的原始宇宙就這樣形成了。
之后,大量的氫匯聚到一起,形成了恒星。氫的原子核在恒星內(nèi)部發(fā)生核聚變,產(chǎn)生了氦。巨大的能量在這個(gè)過(guò)程中被釋放出來(lái)。正是核聚變產(chǎn)生的能量點(diǎn)亮了無(wú)數(shù)恒星。
氫燃燒殆盡后,氦就會(huì)發(fā)生核聚變,逐漸生成碳(C)、氮(N)、氧(O)等質(zhì)量更大的元素。
不過(guò),能在恒星內(nèi)部形成的元素只到鐵(Fe)為止。因?yàn)殍F的原子核最穩(wěn)定,恒星內(nèi)部無(wú)法形成比鐵更重的元素。