作為一顆恆星,太陽,其總體外觀性質是,光度為383億億億瓦,絕對星等為4.8,是一顆黃色G2型矮星,有效溫度等於開氏5800度!別說是埃菲爾鐵塔,就是美國隊長的盾牌扔進去也是屍骨無存!

為什麼說鐵是恆星殺手?

在元素中,鐵的原子質量相當於它的核子數是最小的,在元素週期表中,比鐵輕的元素聚變釋放能量,比鐵重的裂變釋放能量,唯有鐵,聚變和裂變都要吸收能量而且需要非常苛刻的條件。這也就是大質量恆星為什麼當核心變成鐵時便塌縮成中子星或黑洞。

埃菲爾鐵塔高300米,天線高24米,相當於100層樓高,鐵塔是由很多分散的鋼鐵構件組成的——看起來就像一堆模型的組件。鋼鐵構件有18038個,重達10000噸,施工時共鑽孔700萬個,使用鉚釘250萬個。除了四個腳是用鋼筋水泥之外,全身都用鋼鐵構成,塔身總重量7000噸。

恆星的壽命是會受到各種元素相對含量的影響,但是這種影響是相當複雜的,同時也跟施加的量的大小有關係。我們可以做個算術題,埃菲爾鐵塔總重約1萬噸,太陽每秒以太陽風的形式向外吹出約100萬噸物質,也就是說太陽這種小塊頭平時每秒送出去的東西就至少有100個埃菲爾鐵塔那麼重,這種送法已經持續了億萬年。對於塊頭比太陽大的恆星,也就是最後能生成鐵的那類恆星,這種風會猛烈得多,埃菲爾鐵塔那點鐵恐怕都不夠塞牙縫的呢。

太陽的質量跟埃菲爾鐵塔相比,簡直是大到無法想像。就好比把一個小小的石子扔到大海中,又能掀起什麼波瀾呢?


人為加入鐵元素不會有影響。因為不是鐵元素「殺死」了恆星,而是恆星在聚變結束之前,才會產生鐵元素。

我們知道,聚變的過程,就是低原子質量的元素結合,進而產生高原子質量的元素,在這個過程中,會損失一些質量,稱之為「質量虧損」,而失去的這些質量,就會轉化成能量,也就是愛因斯坦著名的質能方程:E = m c^2.

而一種核素的質量是固定的,比如氫聚變到氦,之所以能釋放能量,那是氦的質量所導致的,而具體的原因,則需要複雜的計算才能得知。然而,核素聚變為鐵之後,鐵與其他任何核素聚變,都不會損失質量,相反,質量會增加,換句話說,鐵無法與任何元素聚變而產生能量。這纔是「恆星殺手」的真義。所以,這個名字,倒不如換成「恆星喪鐘」來的貼切——喪鐘因其將死而鳴,恆星不因其鳴而亡。

下圖是穩定各個核素的結合能:

可以看到,Fe56是結合能最高的核素,它無法通過聚變產生能量,同時也無法通過裂變產生能量——恆星沒有了能量,就無法發熱,也就無法抵擋引力,進而恆星就會坍縮,大質量的可能會因引力勢能拋去外層,內層留下一個黑洞;小質量的,則可能會變為白矮星。

而我們現今核裂變常用的鈈、鈾,其結合能小於鐵,可以通過裂變放出能量。它們通常是在超新星爆發的時候產生的,這個過程是消耗能量的。

所以答案很明顯,向太陽中扔入少量鐵是幾乎沒有任何作用的。恆星產生鐵的時候,一定是其他更輕的核燃料消耗殆盡了,方纔產生鐵元素。


這個就純粹是因果顛倒了。恆星產生鐵元素是恆星核聚變反應的一個階段,鐵元素只是這個階段的產物而已,並不是說因為有鐵是一種毒藥,會讓恆星死亡。有一個答主的回答裏有個很形象的比喻:

一個人老了,就會長白頭髮,但是你把頭髮染白了並不會讓你變得衰老。

首先,為什麼說鐵元素是恆星走向不可逆死亡的指示劑?

一個恆星開始產生鐵元素,說明他內部的核聚變反應已經進入了最後的階段,因為鐵元素無法進行進一步的核聚變反應,所以這顆恆星已經走向了不可逆的毀滅之路。

當然了,也不是所有的恆星都能夠有這樣的殊榮,只有那些質量很大的恆星纔能夠在生命的最後階段,憑藉龐大的質量而在自己的核心位置發生最終產生鐵的核聚變反應。科學家估計一顆恆星至少要達到8個太陽以上的質量,纔能夠發生這樣的核聚變反應。

而之所以會這樣的原因其他答主已經回答過了,我這裡就不再贅述,簡單來說,鐵原子的結合能最高,所以從聚變/裂變的角度來說,鐵是最穩定的,所以讓鐵聚變生成其他物質,是不可能的。這也就是決定了鐵為什麼是恆星中核聚變的最終產物。

把埃菲爾鐵塔扔進太陽有什麼影響?

答案是,基本上沒有什麼影響。太陽的質量跟埃菲爾鐵塔相比,簡直是大到無法想像。

把這麼一個小小的石子扔到大海中,能掀起什麼波瀾呢?

當然了,記得科幻小說《全頻帶阻塞幹擾》裏曾經提到這麼一種設想:

從數學模型中我們得知,太陽是一個極其精細和敏感的能量平衡系統,如果計算得當,一個微小的擾動就能在太陽表面和相當的深度產生連鎖反應,這種反應擴散開來,使其局部平衡被打破。

所以是不是可以通過合理的計算,讓投入到太陽中的埃菲爾鐵塔達到擾動太陽整體平衡的目的呢?這個我也不知道。但是可以肯定的是,這跟埃菲爾鐵塔是不是鐵做的,沒有半毛錢的關係。


加入鐵元素不會讓恆星死亡,因為恆星是在最後階段會才產生鐵元素,到那時核聚變反應會越來越多地消耗能量,最終引發恆星死亡。另外,並不是所有的恆星都會聚變到鐵,這取決於恆星的質量。下面,我們來瞭解一下恆星的核聚變。

無論質量大小,在主序星階段的恆星都是處於流體靜力學平衡。恆星自身的重力有不斷向內坍縮的趨勢,而恆星內部核聚變產生的向外輻射壓可以抵擋這種趨勢。

對於太陽這樣質量較小的恆星,在其核心會把氫聚變成氦,然後再把氦聚變成碳。在第二個核聚變階段,溫度升高使恆星外層沸騰,最終內部留下一個碳核,即白矮星。然而,對於參宿四這樣的巨星,它們擁有足夠的質量來維持星體的穩定,從而能把碳進一步聚變成更重的元素。不過,隨著原子核越來越大,核聚變越來越困難。因為原子核是由質子和中子組成,想要進行核聚變,就需要很大的能量來克服這些重子之間的核力。

恆星每個階段的核聚變速度都要比上一個階段快,氫全部聚變成氦需要數億年甚至數十億年,氦全部聚變成碳只需數百萬年,碳全部聚變成氖只需數千年,而氖全部聚變成鎂只需數年。接下來是氧聚變成硅,持續6個月。在這些聚變過程中,釋放出的能量要高於消耗的能量,所以恆星能夠維持自身的穩定。然而,當硅聚變成鐵之後,鐵再進行核聚變所消耗的能量要高於釋放出的能量。因此,硅聚變持續3-5天之後,核心沒有足夠的能量來維持核聚變,恆星的流體靜力學平衡將會被打破,導致核心在自身的重量下向內坍縮,外層爆發成超新星,最終核心坍縮成密度極高的中子星或者黑洞。

因此,把埃菲爾鐵塔扔進太陽中,太陽依然會繼續進行氫核聚變來維持自身平衡,並不會對它造成影響。


鐵元素是恆星殺手,說的是恆星若核聚變有鐵元素出現時,恆星就走下坡路了。何時出現鐵元素與恆星大小無關,與恆星組成成份有關。

這是恆星滅亡後形成的,是「懸空流動蒸發塌縮成形」的矩形鐵隕,它的金相告訴我們,它與地球鐵不同。

上圖是恆星最後成為金屬鐵成品金相,下圖是鐵元素產生的核聚變現場。

有人說太陽是洋蔥構造,不對,其實太陽是石榴構造。由無數微恆星組成,所以纔有這樣懸空流動蒸發塌縮形成的金屬隕鐵存在。說明瞭太陽內部還會有這樣的隕鐵存在,或許無數個,扔個鐵塔無任何意義。


感謝邀請,希望能有所幫助。

題主已經說了「一顆恆星產生鐵元素時,他的死亡就不可逆轉了」,這裡面的關鍵詞是「產生」,這個詞的主語是恆星自身,同時包含了因果關係在裡面。也就是說,因為恆星自己產生了鐵元素,所以恆星的生命快完結了。與之類似的,我們可以說,因為某個人自身衰老了,長出了白頭髮,所以他步入了老年。如果有人說給恆星放一些鐵就能讓它死亡,就好像說給某個人染一縷白頭髮就能讓他成為老年人一樣,是不符合客觀規律的。

那麼為何恆星生成鐵就說明老了呢?大家都知道,恆星是靠其內部的核聚變提供能量的,簡單地說,只要核心的聚變反應持續著,恆星就一直處於穩定發光發熱的壯年期。一開始的時候,恆星核心的氫會聚變為氦,核心的氫都變成氦之後,下一步是氦聚變成碳,接下來是氧、氖、鎂、硅,一直到鐵,這時候的恆星內部就好像一個巨大的洋蔥,由內到外元素是分層存在的(見下面的示意圖)。

然後就出現問題了,因為鐵聚變的時候需要吸收熱量(而不是像前面那些元素那樣放出熱量),所以恆星一旦生成鐵之後就沒法繼續聚變下去了,這意味著恆星沒有足夠的能量來抵禦引力造成的收縮了,隨後會發生劇烈的塌縮和爆發,這顆恆星的一生就算是結束了。

值得注意的是,這種一層層像洋蔥的聚變過程跟恆星的塊頭,也就是質量大小有關係。只有質量很大的恆星才會一路聚變到鐵,質量較小的恆星,比如我們的太陽,只會經歷前兩步,核心氫全部變成氦之後,會啟動下一步的氦聚變成碳的反應,這一步完成之後就不會繼續合成更重的元素了,而是進入它的老年階段了。

等太陽年老了不會變成大洋蔥,也就是這樣三層而已。

同樣的,恆星核心聚變的速度也跟恆星的質量大小有關係。質量小的恆星內部核反應進行的非常慢,它的壯年期可能持續幾千億年之久;質量大的恆星核反應進行很快速,壯年期只能維持幾百萬年;咱們的太陽質量不大也不小,所以壯年期可以有100億年那麼長,目前已經過了46億年,太陽現在算是剛到中年吧,大家不用為它的未來過於擔心了。

不同質量的恆星有不同的命運,太陽這種小塊頭最後會成為默默無聞的白矮星,像參宿四這種大塊頭,最後很可能會來一場轟轟烈烈的超新星爆發。

嚴格來說,恆星的壽命是會受到各種元素相對含量的影響,但是這種影響是相當複雜的,同時也跟施加的量的大小有關係。我們可以做個算術題,埃菲爾鐵塔總重約1萬噸,太陽每秒以太陽風的形式向外吹出約100萬噸物質,也就是說太陽這種小塊頭平時每秒送出去的東西就至少有100個埃菲爾鐵塔那麼重,這種送法已經持續了億萬年。對於塊頭比太陽大的恆星,也就是最後能生成鐵的那類恆星,這種風會猛烈得多,埃菲爾鐵塔那點鐵恐怕都不夠塞牙縫的呢。

我們可以同樣做一個估算,太陽質量約為2x10^30千克,太陽鐵含量大概在萬分之幾的樣子(質量百分比),所以太陽上約有10^26千克的鐵,地球質量約為6x10^24千克,其中約有三分之一是鐵,可得到地球上的鐵一共有約10^24千克,也就是說地球上全部的鐵都算上也大致只有太陽上鐵的百分之一(這裡一開始的量級估計有誤,感謝用戶5484722652的提醒,已修改),這種大小的鐵元素含量改變對太陽壽命會有多大影響可能需要模型計算才能得到。如果非說有人開了掛,可以一下子把一顆恆星的核心都換成鐵,那也許會讓其死亡,但是這種想怎麼樣就怎麼樣的假設又有多大意義呢?即使是做模擬調參數也是有很多限制條件的嘛。

其實,咱們地球上的鐵,包括我們身體裏的鐵元素,都是很早很早以前一些這種大質量恆星死亡之後留下來的。這也是為什麼說,我們生活在宇宙中,宇宙也存在於我們中。



2017.5.28更新,一天時間三百多個贊,真是非常感謝大家的支持和鼓勵,趁假期對評論裡面提到的問題補充說明一下。

關於核合成(Nucleosynthesis)

簡單來說,核合成就是把較輕元素變成較重的元素,就好比古代的鍊金術士費盡心機想要的「點石成金」。宇宙中的氫和一部分的氦來自最初的大爆炸(Big Bang),隨著第一批恆星(由氫和氦組成)的形成、演化和死亡,比氦重比鐵輕的一些元素通過恆星內部的核聚變產生,比鐵更重的一些元素則是在大質量恆星年老時的超新星爆發中形成的。

鐵雖然像是一種不能燃燒的灰燼,但對生命和文明卻很重要,我們的太陽系從周圍的前輩恆星們那裡繼承了不少鐵,鐵在我們地球上的含量更高,從我們體內的血紅蛋白、到蓋大樓用的鋼筋、再到地球的核心,到處都有鐵的蹤影。

關於恆星形成和演化(Star Formation and Evolution)

恆星和恆星之間並不是空的,通常有大量的氣體和塵埃,叫做星際介質(interstellar medium),哈勃望遠鏡拍攝很多漂亮的星雲就是星際介質的表現,有的星雲直徑可達數百光年。

如果仔細看下哈勃的圖像可以發現,通常一塊區域內會有多顆恆星同時形成,有點像恆星幼兒園,有的在形成後會逐漸分開,有的一直聚在一起形成雙星、聚星等,比如因為大劉的《三體》而出名的半人馬座南門二那三顆星,太陽這種自顧自玩的其實不算是主流。

當低溫的氣體和塵埃在擾動下開始收縮聚集,嬰兒恆星就誕生了,如果聚集的物質質量足夠大,其核心的溫度和壓力可以使得氫聚變成氦,聚變產生的能量就可以平衡引力導致的向內收縮,恆星就穩定住了,進入了它的壯年期(主序)。

恆星穩定下來之後,它周圍剩下氣體和塵埃會逐漸冷卻,收縮碰撞,形成一系列的行星、小行星、彗星等。正因為整個太陽系是一起形成的,所以我們可以通過收集隕石,尤其是那些從太陽系剛形成那會就一直飄蕩在太空的,研究太陽系形成早期的歷史。

主序之後的演化過程主要取決於它的質量,部分取決於它的元素組成。對於和太陽質量差不多的恆星,當核心氫耗盡之後,會開始收縮,這導致核心外面那一層(殼層)的氫開始聚變,同時外層會膨脹,變成紅巨星,隨後核心溫度升高到足夠將氦變成碳,發生氦閃,之後是核心和殼層同時聚變的階段,等到核心氦耗盡了,外層將變成膨脹的行星狀星雲,中心會留下一顆小而亮的白矮星。對於大質量的恆星,核心和殼層的聚變過程會反覆多次,形成第一張圖裡那種洋蔥狀結構,最後它的歸宿往往是超新星爆發、中子星和黑洞(參考上面最後一張圖)。

前面說的這些,宇宙每分每秒都在做,不過這活對人類來說並不那麼簡單,其中每一部分都可以單獨寫上厚厚一本書,感興趣的朋友可以找本書深入瞭解一下。

宇宙浩瀚無垠,個人水平有限,圖片來自網路。如有疏漏,請多指教。


你理解錯了而已。低原子量元素傾向於聚變,高原子量裂變,傾向的分界點就是鐵。鐵最穩定,裂變聚變都不可以。恆星能量靠聚變(裂變也是可能的,但一般沒有那麼多高原子量物質),當其中大部分物質聚變到鐵,這顆星就該熄火了,之後沒有能量維持物質向外的力就開始塌縮,進入死亡節奏。


把埃菲爾鐵塔扔進太陽裏,不會發生什麼。

因為每個元素都有一個比結合能。

那什麼是結合能?結合能是核子從自由狀態結合成為一個複合粒子時所釋放的能量。

什麼是比結合能?就是結合能除以核子數的比值,又叫平均結合能。

就是在釋放能量大於吸收能量的核反應中,不管發生核聚變還是核裂變,原子核的比結合能都是升高的,最高的是鐵元素,自由核子結合為鐵元素平均釋放的能量是最大的,換個角度,鐵原子核解散恢復為自由核子平均需要吸收的能量也是最大的,這意味著鐵原子核結合的最牢固,最穩定。

如果想要進行釋放能量大於吸收能量的核反應,除了鐵元素之外的元素都可以做到,只有鐵元素做不到,如果鐵元素髮生核反應變成其他元素,那吸收的能量必然大於釋放的能量。

所以如果太陽中鐵元素越多,證明太陽釋放能量的能力越差。


我就想說一句,大家也不用噴我,就算太陽快掛逼了,太陽系毀滅,可是你們有沒有想過那是什麼時候才降臨的事情,那是幾億年甚至幾十億年的事情,哪怕是幾千萬年我們人類都不一定能等得到。地球準備讓我們人類蠶食殆盡了,找不到新家園我們就要滅頂之災了,太陽掛不掛反正是等不到了


原子核的結合能與核子數之比,稱做比結合能(specific binding energy),也叫平均結合能。比結合能越大,原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩定。從圖中可以看出,質量數過大或過小的物質比結合能都很小,就是說這些元素不穩定,只有質量數中等的元素才穩定,例如鐵(看圖)

而太陽內部發生的是核聚變反應,就是質量數較小的原子核結合到一起放出能量的過程,他們不斷結合,等到生成了鐵這種比結合能最小的元素時,繼續聚變比結合能變大,就會吸收能量,因此恆星就無法繼續核聚變,也就是恆星衰老了。

所以鐵是恆星衰老的標誌,那句話也只是想表達這個意思而已。


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