宇宙中的金属工厂

Lv.10粲夸克

薛定谔

恒星是巨大的工厂，产品是宇宙中的大部分元素——包括我们体内的元素和地球上的金属矿藏。但恒星是如何随着时间推移发生变化的呢？发表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上的两篇新论文阐明了最年轻的一代恒星最终将如何停止向宇宙贡献金属。
周期表的前两种元素——氢和氦——是在大爆炸中产生的。随着时间推移，大爆炸之后的恒星产生了更重的元素。这些“富含金属”的恒星，就像我们的太阳一样，向太空喷出它们的产物，渐渐丰富了星系的组成成分。大约一半的碳和所有比铁重的元素都是由像太阳这样的恒星合成的。例如，地球上大约90%的铅是由低质量恒星产生的，这些恒星也会产生锶和钡等元素。
但是这种生产更多金属的能力会根据恒星诞生时的成分而改变。仅仅是在恒星的气体中多引入一点点金属，对它们的演化就有很大影响。科学家们发现，当气体中初始金属含量达到一定的阈值时，恒星在其生命周期内就会停止向宇宙输送更多金属。
太阳诞生于大约45亿年前，是一颗典型的“中年”恒星。与第一代恒星相比，它“富含金属”，其重元素含量与银河系中心的许多其他恒星相似。论文中预测了年轻恒星的演化，这些恒星的金属含量比太阳高七倍。模拟显示，它们仍然会膨胀成红巨星，并继续以白矮星的形式结束生命，但到那时，它们不会排出任何重元素。金属将被锁在白矮星残骸中。总之，恒星不断向宇宙添加元素的过程意味着宇宙的成分一直在变化。在遥远的未来，宇宙中的元素分布看起来将与我们如今看到的截然不同。