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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    原初黑洞 宇宙的煉金士

                    2018-05-12 00:06:00

                      研究歷史的人們有一個疑問:據歷史文獻記載,漢朝盛產黃金,后來卻逐漸減少了。那么,黃金究竟去哪里了呢?

                      歷史學家們并不知道,在漢朝,黃金和黃銅是混為一談的。不僅如此,在更早的時候,凡是金屬都被稱為金。如果片面地認為“金”就是黃金,那就很荒唐了。

                      然而,也不能就此埋怨歷史學家。因為從礦石中提煉黃金和銅時,銅與金的熔點都是一千多度,提煉的純度并不高。面對一大堆金黃的東西,即使古時的煉金士也難辨所以。

                      到了科技發達的現代,天文學家嘗試從恒星的演化方面來說明黃金的由來。按照他們的解釋,一切重金屬都是宇宙的超新星爆炸產生的。

                      每一顆恒星都是一個大熔爐,它們因為燃燒元素而發出光和熱。具體而言,它們通過依次燃燒氫、氦、碳等元素,產生出更重的元素。之后,恒星會發生大爆炸,也就是超新星爆發,爆發產生的重元素噴灑到宇宙中,落到地球上,從而產生了黃金。

                      原初黑洞從哪里來

                      最新的理論認為,黃金并不是在超新星爆發中產生的,而是由原初黑洞產生的。原初黑洞可以看作是宇宙的煉金士,它產生出了各種各樣的重元素。

                      實際上,黑洞是宇宙中的龐然大物,具有巨大的質量,可以吸引靠近它的所有東西,包括光,也包括恒星。

                      恒星演化到了末期,會變成體積巨大的紅巨星。由于質量不一,它們最終會演化成不同的結果。如果一顆恒星質量小于3個太陽的質量,那么它就會演化成致密的白矮星。如果質量大于3倍小于8倍的太陽質量,它就會變成密度更高的中子星。如果質量大于8倍太陽質量,那么它就會變成黑洞。由此看來,黑洞比中子星的密度高得多,它是一個引力的起點,具有無限大的吸引力。

                      但是,黑洞并不都是恒星演化的結果,在天文學理論中還有一種黑洞,它們被稱為原初黑洞。就像這個名字所揭示的含義那樣,原初黑洞是宇宙最早期的一批居民。它們在宇宙大爆炸開始的時候就出現了。

                      在大爆炸之后,宇宙中有許多致密的區域,由于自身的引力而產生塌縮。它們不像大規模的黑洞那樣,需要經過幾十億年的演化才能形成,而是在很短的時間內,甚至在幾秒之內瞬間演化成黑洞。

                      它們的質量可能非常小,小于一個原子,甚至類似于基本粒子,但它們具有黑洞的特性——引力無窮大。

                      從內部瓦解中子星

                      原初黑洞很小,但是它們在宇宙誕生的初期大量存在,并且在宇宙中四處游蕩。它們可能會與一顆中子星相遇,在吞噬中子星后,創造出宇宙中的重金屬元素。因此,它們被稱作宇宙的煉金士,不僅煉出了黃金,也煉制出其他更多更重的元素。

                      原初黑洞吞噬中子星的過程很特別。一般大型黑洞都是利用龐大的身軀,讓靠近的中子星變成粉末,繼而形成一個圓環,環繞它們運行,一點點地從中子星上吸收物質。而原初黑洞不同,它雖然僅僅是一個小點狀物,但卻可以像一顆子彈那樣,射進中子星的內部,從內部來瓦解中子星。

                      原初黑洞吞噬中子星時,中子星會逐漸收縮,并且旋轉得越來越快。最終,在靠近赤道且達到逃逸速度的外層物質逃離之后,剩下的部分發生坍塌,形成了黑洞。

                      煉制元素的大熔爐

                      通常而言,恒星通過正常的核聚變反應只能產生鐵及其比鐵輕的元素。因此,要想產生諸如金、鉑和鈾等比鐵重的元素,就不得不依托更復雜的機制,需要有更強大的熔爐。原初黑洞吞噬中子星的過程就是這樣的一個大熔爐,一個比超新星爆發還要劇烈的大熔爐。

                      只有在那里,才能夠產生更重的金屬元素。由此推斷,宇宙誕生之初,只有氫和氦兩種元素。至于生命中包含的其他元素,都來源于宇宙,來源于原初黑洞吞噬中子星時形成的大熔爐。

                      正如著名天文學家、科普家卡爾·薩根在《宇宙》系列著作中所強調的:“我們DNA中的氮、牙齒里的鈣,血液中的鐵和我們蘋果派的碳都是在坍縮恒星的內部被創造出來的。因此我們都是星辰?!?/font>

                    本文來自《科學24小時》

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