你的大金链子，可能是黑洞和中子星撞出来的，能在水里浮起来的除外
2021年11月26日 09:00
恒星爆炸后是什么样？来“超新星”遗迹里看一看
不管是钻石，名表还是大金链子，在这些价值不菲的饰品的陪伴下，有钱人的生活总是那么朴实无华且枯燥。在地球上，它们都是财富的象征，但如果放眼宇宙，这些物品又价值几何？这个问题牵扯恒星的死亡、中子星的碰撞、黑洞的合并，甚至还有宇宙大爆炸。总之，是个波澜壮阔的宇宙问题。
撰文 | 王昱
审校
新浪博客
恒星爆炸后是什么样？来“超新星”遗迹里看一看
不管是钻石，名表还是大金链子，在这些价值不菲的饰品的陪伴下，有钱人的生活总是那么朴实无华且枯燥。在地球上，它们都是财富的象征，但如果放眼宇宙，这些物品又价值几何？这个问题牵扯恒星的死亡、中子星的碰撞、黑洞的合并，甚至还有宇宙大爆炸。总之，是个波澜壮阔的宇宙问题。
撰文 | 王昱
审校
| 白德凡
对宇宙而言，不管是钻石，名表，大金链子，它们不过是不同元素组成而已。它们的工艺不论在人类看来多么巧夺天工，在宇宙尺度时间漫长的熵增下，再精巧的结构也终将化作尘埃。
不过原子核内部的结构，也就是物质的元素组成却几乎不受影响。但今年9月，科学家在《自然》杂志上发表论文，他们根据元素组成，发现直到今天，银河系中还零散分布着宇宙诞生时产生原初气体。可见，以我们现在的宇宙年龄来看，完全能称得上“元素恒久远，一团永流传”了。
铁：恒星的致命毒药
不少名贵手表主要是由不锈钢制成的，不锈钢的主要成分就是铁，而铁元素是恒星的致命毒药。
恒星通过核聚变将轻元素合成重元素获得能量，这同时让恒星成为了一个元素合成工厂。元素周期表上前26个元素，除了宇宙诞生之初就广泛存在的氢和氦，大都是在恒星核心中合成的。这个过程一直持续到26号元素：铁元素。
其原因其实高中物理就讲过，因为按核子数来平均的话，铁的结合能是最大的。也就是说，铁元素是所有元素中最稳定的一种元素。其实，当恒星核心燃烧完氧元素后，恒星仅需要十几天时间的硅燃烧就能在内核产生铁，然后再也无法通过聚变产生热压力抵抗引力，强大的引力会让整个恒星快速塌缩，随后恒星会在一次壮烈的超新星爆发中灰飞烟灭。所以，名表这种主要由铁元素构成的物体，就是恒星死亡的产物。
当然，如果这世界上存在黄金、钛合金甚至是其他材料的制作的名表，根据元素不同之然需要另当别论，只能怪贫穷限制了小编的想象力。
钻石：恒星的永恒墓碑
其实并非所有恒星都有燃烧到能产生铁的资格，只有当恒星质量达到太阳的十余倍时才能在壮丽的超新星爆炸中结束自己的一生。至于像太阳一样的恒星，根本没有燃烧到铁的资格，这样的恒星只能在燃料燃尽后，核心塌缩成一颗白矮星。白矮星完全是一颗死掉的星球，它不能再产生任何能量，但出自恒星核心的它拥有极高的温度和极高的质量，想让它冷却下来需要的时间比现在的宇宙年龄还要长。
不过，就算没完全冷却，白矮星也能在内部产生一些神奇的变化。2004年，科学家发现白矮星BPM 37093表面温度冷却到了12 000开尔文左右，从理论上推断，它内部的碳元素已经可以开始结晶了。这颗离地球53光年的白矮星被称为Lucy，半径大约4000千米，其核心结晶部分质量至少在5×1029千克以上，几乎整个星球核心都是一颗钻石。
当然，这种物质和我们认知中的钻石完全是两种东西，把这种白矮星宣传成一整颗钻石其实是有点标题党嫌疑的。不过，如果你真的想找钻石，最好的去处或许不是宇宙，当然你也不必担心被老板发配到非洲挖钻石，你其实可以去河南。毕竟所谓钻石不过是金刚石，河南人造金刚石产量已经占到了全（地）球的95%以上。高品质的人造金刚石做首饰可比大多数天然钻石好看多了，还能替你省下一笔买宇宙飞船去白矮星的开支。
大金链子：宇宙中最激烈的碰撞
没人能拒绝一条大金链子。不论是在你手中，还是地球上，抑或是宇宙里，黄金都是稀缺资源，因为常见的恒星核燃烧根本无法产生黄金。以往，科学家比较清楚的包括黄金在内的比铁更重的元素形成过程主要分为快中子俘获过程，或称R过程（rapid neutron-capture process，r-process），和慢中子俘获过程，或称S过程（slow neutron-capture process，s-process）。看上去较为温和的S过程其实并不温和，因为它发生在恒星生命的晚期，是恒星死亡最后的挽歌。至于看上去就很暴躁的R过程，自然会在恒星的华丽谢幕——超新星爆炸——中发生。
不过，并非所有的重元素都是在恒星死亡时产生的。通过引力波，人类能看到宇宙中最激烈的碰撞。黑洞和中子星是整个宇宙中最致密的天体，它们绕转融合时发出的引力波能穿透整个宇宙到达地球。而在黑洞-中子星合并、双中子星合并时，同样能产生R过程合成重元素。根据最近在《天体物理学杂志快报》上发表的一篇论文，过去25亿年中，双中子星合并产生的重元素比黑洞-中子星合并产生的重元素多。根据参数的不同，双中子星合并产生的重元素占比在2/3到几乎全部之间。
所以，一条大金链子可能来自黑洞与中子星的合并，可能来自双中子星的对撞，可能来自璀璨的超新星爆炸，最少也来自一颗恒星的死亡，这样听起来，是不是大金链子又值钱了不少？
生命、宇宙、一切的终极答案
和朋友去泡温泉时，如果你戴的大金链子能在水里面浮起来，场面的确会变得有些尴尬。但实际上，从宇宙的角度看，能在水中浮起来的大金链子甚至比黄金更值钱，它才是生命、宇宙、一切的终极答案。
毕竟，衡量谁更值钱，终究还是要回归到“什么叫做值钱”这个问题本身。不论是“货币天然是金银”、“价值决定价格”又或是“商品价值是凝结在商品中无差别的一般人类劳动”，都是人提出的理论，而人的产生又离不开碳氢氧等元素组成的有机物。而恰巧，能在水中浮起来的“大金链子”是塑料做的，塑料也是有机物。可以说，我们和塑料“大金链子”都是恒星燃烧的产物，我们都是星尘。
当然，就和另一个宇宙终极答案（指42）一样，在“庸俗”的人类社会中，就算有少数人能欣赏这种别致的美感，我相信你也很难拿能在水中浮起来的大金链子换到多少钱。不过，既然问题问的是宇宙，那自然是塑料大金链子对我们而言更值得珍惜。毕竟，如果地球上的元素丰度不足以支持有机物出现的话，又怎么能够诞生出人类，来思考这个无聊的问题呢？
参考链接：
https：//www.nature.com/articles/s41586-021-03780-0
https：//arxiv.org/abs/astro-ph/0601261
https：//www.aanda.org/articles/aa/abs/2005/10/aa1125/aa1125.html
http://ha.news.cn/news/2021-10/29/c_1128009910.htm
https：//iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac26c6
本文转自《环球科学》
中子星宇宙白矮星恒星
对宇宙而言，不管是钻石，名表，大金链子，它们不过是不同元素组成而已。它们的工艺不论在人类看来多么巧夺天工，在宇宙尺度时间漫长的熵增下，再精巧的结构也终将化作尘埃。
不过原子核内部的结构，也就是物质的元素组成却几乎不受影响。但今年9月，科学家在《自然》杂志上发表论文，他们根据元素组成，发现直到今天，银河系中还零散分布着宇宙诞生时产生原初气体。可见，以我们现在的宇宙年龄来看，完全能称得上“元素恒久远，一团永流传”了。
铁：恒星的致命毒药
不少名贵手表主要是由不锈钢制成的，不锈钢的主要成分就是铁，而铁元素是恒星的致命毒药。
恒星通过核聚变将轻元素合成重元素获得能量，这同时让恒星成为了一个元素合成工厂。元素周期表上前26个元素，除了宇宙诞生之初就广泛存在的氢和氦，大都是在恒星核心中合成的。这个过程一直持续到26号元素：铁元素。
其原因其实高中物理就讲过，因为按核子数来平均的话，铁的结合能是最大的。也就是说，铁元素是所有元素中最稳定的一种元素。其实，当恒星核心燃烧完氧元素后，恒星仅需要十几天时间的硅燃烧就能在内核产生铁，然后再也无法通过聚变产生热压力抵抗引力，强大的引力会让整个恒星快速塌缩，随后恒星会在一次壮烈的超新星爆发中灰飞烟灭。所以，名表这种主要由铁元素构成的物体，就是恒星死亡的产物。
当然，如果这世界上存在黄金、钛合金甚至是其他材料的制作的名表，根据元素不同之然需要另当别论，只能怪贫穷限制了小编的想象力。
钻石：恒星的永恒墓碑
其实并非所有恒星都有燃烧到能产生铁的资格，只有当恒星质量达到太阳的十余倍时才能在壮丽的超新星爆炸中结束自己的一生。至于像太阳一样的恒星，根本没有燃烧到铁的资格，这样的恒星只能在燃料燃尽后，核心塌缩成一颗白矮星。白矮星完全是一颗死掉的星球，它不能再产生任何能量，但出自恒星核心的它拥有极高的温度和极高的质量，想让它冷却下来需要的时间比现在的宇宙年龄还要长。
不过，就算没完全冷却，白矮星也能在内部产生一些神奇的变化。2004年，科学家发现白矮星BPM 37093表面温度冷却到了12 000开尔文左右，从理论上推断，它内部的碳元素已经可以开始结晶了。这颗离地球53光年的白矮星被称为Lucy，半径大约4000千米，其核心结晶部分质量至少在5×1029千克以上，几乎整个星球核心都是一颗钻石。
当然，这种物质和我们认知中的钻石完全是两种东西，把这种白矮星宣传成一整颗钻石其实是有点标题党嫌疑的。不过，如果你真的想找钻石，最好的去处或许不是宇宙，当然你也不必担心被老板发配到非洲挖钻石，你其实可以去河南。毕竟所谓钻石不过是金刚石，河南人造金刚石产量已经占到了全（地）球的95%以上。高品质的人造金刚石做首饰可比大多数天然钻石好看多了，还能替你省下一笔买宇宙飞船去白矮星的开支。
大金链子：宇宙中最激烈的碰撞
没人能拒绝一条大金链子。不论是在你手中，还是地球上，抑或是宇宙里，黄金都是稀缺资源，因为常见的恒星核燃烧根本无法产生黄金。以往，科学家比较清楚的包括黄金在内的比铁更重的元素形成过程主要分为快中子俘获过程，或称R过程（rapid neutron-capture process，r-process），和慢中子俘获过程，或称S过程（slow neutron-capture process，s-process）。看上去较为温和的S过程其实并不温和，因为它发生在恒星生命的晚期，是恒星死亡最后的挽歌。至于看上去就很暴躁的R过程，自然会在恒星的华丽谢幕——超新星爆炸——中发生。
不过，并非所有的重元素都是在恒星死亡时产生的。通过引力波，人类能看到宇宙中最激烈的碰撞。黑洞和中子星是整个宇宙中最致密的天体，它们绕转融合时发出的引力波能穿透整个宇宙到达地球。而在黑洞-中子星合并、双中子星合并时，同样能产生R过程合成重元素。根据最近在《天体物理学杂志快报》上发表的一篇论文，过去25亿年中，双中子星合并产生的重元素比黑洞-中子星合并产生的重元素多。根据参数的不同，双中子星合并产生的重元素占比在2/3到几乎全部之间。
所以，一条大金链子可能来自黑洞与中子星的合并，可能来自双中子星的对撞，可能来自璀璨的超新星爆炸，最少也来自一颗恒星的死亡，这样听起来，是不是大金链子又值钱了不少？
生命、宇宙、一切的终极答案
和朋友去泡温泉时，如果你戴的大金链子能在水里面浮起来，场面的确会变得有些尴尬。但实际上，从宇宙的角度看，能在水中浮起来的大金链子甚至比黄金更值钱，它才是生命、宇宙、一切的终极答案。
毕竟，衡量谁更值钱，终究还是要回归到“什么叫做值钱”这个问题本身。不论是“货币天然是金银”、“价值决定价格”又或是“商品价值是凝结在商品中无差别的一般人类劳动”，都是人提出的理论，而人的产生又离不开碳氢氧等元素组成的有机物。而恰巧，能在水中浮起来的“大金链子”是塑料做的，塑料也是有机物。可以说，我们和塑料“大金链子”都是恒星燃烧的产物，我们都是星尘。
当然，就和另一个宇宙终极答案（指42）一样，在“庸俗”的人类社会中，就算有少数人能欣赏这种别致的美感，我相信你也很难拿能在水中浮起来的大金链子换到多少钱。不过，既然问题问的是宇宙，那自然是塑料大金链子对我们而言更值得珍惜。毕竟，如果地球上的元素丰度不足以支持有机物出现的话，又怎么能够诞生出人类，来思考这个无聊的问题呢？
参考链接：
https：//www.nature.com/articles/s41586-021-03780-0
https：//arxiv.org/abs/astro-ph/0601261
https：//www.aanda.org/articles/aa/abs/2005/10/aa1125/aa1125.html
http://ha.news.cn/news/2021-10/29/c_1128009910.htm
https：//iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac26c6
本文转自《环球科学》
中子星宇宙白矮星恒星