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宇宙初期誕生恆星可產生原子質量數大於260的重元素
在宇宙初期誕生僅含有氫﹑氦元素的第一代恆星是可怕的巨獸﹐它們可以增長到約太陽質量的300倍左右並且在演化過程中產生第一批較重的元素﹐然後在生命結束時將這些元素拋入星際空間﹐他們可說是今日宇宙中所有恆星與行星的種子。
除了氫﹑氦和少量其他輕元素外﹐在我們生活週遭與自然環境中所有的原子﹐都是在恆星演化末期生命結束時所產生。例如超新星爆發﹑中子星碰撞﹑高能宇宙射線粒子碰撞等﹐這些過程創造了自然界中最重的天然元素﹐例如鈾238。它們都是在超新星爆發或是中子星碰撞的極高溫環境中﹐經由r過程(r-process)﹐也就是捕獲快中子的核合成反應所產生。而近期的研究結果顯示﹐在第一代恆星的演化末期﹐藉由r過程的核合成反應﹐可以產生原子質量數超過260以上的重型元素。
在宇宙初期第一代恆星的演化過程中會藉由捕捉大量快中子的r過程核合成反應﹐快速合成並產生原子質量數260以上的重元素﹐接著再藉由原子核衰變﹐產生自然界中的天然重元素。
天文學家觀測了銀河系中的42顆恆星並研究其中重元素的含量比例﹐發現銀﹑銠等元素的含量比例和單純藉由r過程的核反應所產生的比例並不相同。因此推測這些元素應該是由原子質量數超過260以上的重元素原子核衰變所產生。除了捕獲快中子的r過程核合成反應之外﹐還有富含中子的原子核擄獲質子的p過程以及捕獲慢中子的s過程核合成反應。但是﹐前述的兩種核反應都無法快速大量地產生原子質量數超過260以上的重元素。只有在超大質量的第一代恆星中﹐藉由r過程才可能快速地形成這些元素﹐並逐漸衰變產生存在於自然界中的天然重元素。
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