天体演化理论认为,太阳系是诞生于超新星大爆发的残骸中,很多网友对此有疑问:如果真是这样,那些前辈恒星爆炸后的尸骸又在哪里呢?这些老祖宗的墓碑还能找到吗?
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天体演化理论为什么那么肯定,太阳系是在之前恒星爆炸后的星云中诞生的呢?
其推论的逻辑是:所有恒星都是由分子云或称为星云凝聚收缩而成,但宇宙刚诞生时的分子云只有氢和氦,以及极微量的锂,而太阳系里面包含了已知宇宙中存在的所有元素,如此丰富的元素,只能是多代恒星熔炼迭代的结果。
宇宙诞生初期,只有氢和氦以及微量的锂,其余的元素都是后来逐渐生成的,恒星才是元素的大熔炉。不管是什么种类的恒星,核心都是通过核聚变,逐渐制造出比氢和氦更重的元素。大质量恒星的核聚变从氢到氦,一直聚变到铁为止。铁在元素周期表中序号为26,由此,在恒星内部就聚合出了26种元素。
大质量恒星的结局都是发生超新星大爆发,在极端的高温和高压下,制造出了更多的元素,直到自然界存在的所有元素。在太阳系,就包含了已知宇宙中存在的所有元素,这些元素在地球上就全部能找到,因此,太阳系只能是诞生于恒星大爆发后的残骸中,除此之外没有其他解释。
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大质量恒星超新星爆发后的尸骸~中子星或黑洞去了哪里,还能找到吗?
不少人认为,中子星或黑洞就是大质量恒星的墓碑,既然太阳诞生于大质量恒星爆炸后的残骸分子云中,那么这些墓碑在哪里呢?
大质量恒星留下中子星或黑洞尸骸,是天体演化理论的一个科学预测,这个预测已经在观测中得到证实。一般来说,太阳质量0.8倍到8倍恒星,尸骸是白矮星;太阳质量8倍以上到30倍的恒星,尸骸是中子星;太阳质量30倍以上的恒星,尸骸是黑洞。
但也有例外,超大质量恒星有两类可能或完全不会留下尸骸:一种是脉动不稳定超新星,质量一般在太阳的70~140倍之间,演化晚期会经历多次爆炸,最终可能留下黑洞或完全被瓦解;另一种是不稳定对超新星,质量在太阳的140~260倍之间,演化末期会因核心辐射压力骤降而彻底炸毁,不留下任何残骸。
那么,太阳系周边并没有发现中子星或黑洞尸骸,是不是前辈恒星都被炸得稀巴烂尸骨无存呢?或许是,也或许不是。那么如果不是,上代或上上代恒星留下的墓碑~中子星和黑洞又在哪里呢?
根据银河系动力学研究,在天体之间引力相互作用下,天体位置一直在不断变化,这些变化会不断重塑银河系的结构和天体位置。太阳已经诞生了46亿年,随着银河系悬臂以每秒220~250公里的速度围着银心公转,约2.3亿年转一圈,46亿年已经转了20圈了。其他的天体包括前辈恒星的尸骸,也在高速运动,这些运动并非与太阳同步,因此经过46亿年的变化,很难寻觅踪迹了。
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比如超新星大爆炸的星体遗迹迅速膨胀,速度可达每秒1000公里~3000公里,经过46亿年的扩展,外壳半径已达到4500光年,密度也稀薄至星际介质水平,与宇宙空间各种结构混合,无法区分了;超新星爆发遗留的尸骸,则会因为爆发获得每秒约500公里的不对称“踢速度”,脱离原星团,混合在银河系数量庞大的中子星、黑洞中,早就无法识别。
太阳诞生区域的原星云,则被太阳本身吸附了99.86%,其余的残渣余孽则被太阳系行星等较大天体吸附得几乎殆尽,剩下得稀薄分子云则在银河系动力学扩散以及超新星爆发的冲击下,几乎荡然无存难以觅踪了。
那么,祖辈恒星的“墓碑”真的无迹可寻了吗?
这得看对这个“墓碑”如何理解。既然找不到太阳系祖辈恒星的尸骸,那么,太阳系诞生于祖辈恒星大爆炸后的残骸这种说法,是科学家们随意猜测而毫无证据吗?非也。虽然无法找到上几代恒星的尸骸,但它们的“基因”还是有迹可循的,如果把这些蛛丝马迹作为它们的“墓碑”,依然证据确凿。
1、同位素 “指纹”
某些短命的放射性元素,如铝-26、镍-60、钛‑50/66等,是超新星的核合成签名核专属标记,这些在陨石和地球上检测到的元素状态,半衰期与太阳系年龄相匹配,且这些元素无法在原始星云中就地合成,只能是超新星爆发留下的“指纹”。
2、超新星尘埃的 “时间胶囊”
原始陨石中保存了超新星抛出的微米级尘埃颗粒,其同位素组成与太阳系本地物质截然不同,是前身超新星的直接物质遗存。如:
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富钙铝包体(CAIs),是太阳系最早凝聚的固体(约45.67 亿年),内部 ²⁶Al/²⁷Al≈5×10⁻⁵,对应超新星注入的同位素比值,记录爆发时间与混合比例;纳米钻石、碳化硅(SiC)、石墨,含异常 Ne/E、Si/C 同位素,来自超新星碳氧层或硅层,部分颗粒的⁶⁰Fe/⁵⁶Fe 高达 10⁻⁶,远超太阳系本底,直接匹配 25M☉恒星超新星模型;铁镍金属颗粒,含超新星起源的⁵⁸Ni/⁶⁰Ni 异常,则反映前身星核心坍缩与抛射过程。
3、化学丰度与动力学整体 “遗产” 记录
重元素丰度模式:太阳系铁峰元素(V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)与 r‑过程元素(如铀、钍)的比例,与 20–30M☉恒星引力坍缩型超新星的核合成预测高度吻合,排除渐近巨星分支星等其他来源。
以上确凿的证据表明,太阳系诞生与一颗约太阳质量25倍的大质量恒星超新星爆发,有着密切的因果关系,这颗恒星是在太阳系形成前约 90 万年爆发,爆发位置距离当时的太阳形成区域不到100光年,爆发后的元素同步注入了后来形成的太阳系。
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但这些证据只能证明这颗25倍太阳质量的超新星爆发,其冲击波和残骸对太阳系的形成起了重要的催化作用,或许只是太阳星胚形成坍缩之势的“临门一脚”,并非是形成太阳系的分子云主体来源。
但这就是“定性”,太阳系形成于前辈恒星大爆炸的结论证据确凿。
以此类推,形成太阳系的分子云属于超新星大爆炸的结论同样板上钉钉。最主要的证据就是,这些星云中还有约2%的氢和氦以外的重元素,涵盖了已知宇宙中存在的所有元素,如此丰富的元素构成,是一颗或几颗超新星爆发不可能创造的,只能是经历过数代超大质量恒星爆发叠加的产物。
这个核心结论毫无疑义。
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