恒星中的元素产生

相当数量的核合成一定是在恒星中发生的。如上所述，一连串的核聚变反应发生在温度恒星物质的上升。恒星演化的理论表明，恒星的内部温度在其生命历程中首先上升，最终在达到最大值后下降价值．对于质量非常低的恒星，其最高温度可能太低，不可能发生任何重大的核反应，但对于质量与太阳相当或更大的恒星，上述核聚变反应的大多数序列都可以发生。此外，恒星演化的时间尺度是从恒星演化理论中推导出来的，该理论表明，比太阳质量大得多的恒星可以在较短的时间内完成它们的活跃生活史宇宙源自大爆炸宇宙学理论。

这一结果表明，在银河系生命史的早期形成的比太阳质量更大的恒星可能产生了我们今天看到的一些重元素，但质量比太阳小得多的恒星可能没有参与这种产生。除非银河系比一般认为的要古老得多，这样的低质量恒星，即使是与银河系一起形成的，也仍然处于演化的早期阶段，因为它们内部的变化相对缓慢速度．如果恒星中有大量的重元素产生，那么最早形成的恒星中一定有足够多的部分质量相对较大。

如果在恒星中发生了大量的核合成，那么这个过程是否会产生今天所观察到的所有重元素呢氦在恒星内部?要点如下:如果在恒星中产生的重元素要影响所观测到的东西，它们就必须从产生它们的恒星内部被排出，并融入到后代的恒星中，在这些恒星中以后才能被观测到。不幸的是，关于恒星质量损失的直接知识是零碎的;在一些恒星中可以观察到质量的稳定损失，还有一些恒星被观察到灾难性的爆炸，如恒星的爆炸超新星．目前只能非常粗略地估计恒星和恒星之间的物质交换速率星际介质．

超新星被认为是达到演化终点的恒星，许多天文学家认为超新星爆炸是恒星内部产生的重元素返回到宇宙的主要过程星际媒介。此外，由于超新星爆炸是星系中经常观测到的最剧烈的事件类型，人们相信宇宙射线也一定会在爆炸中产生。以下是一些粗略的估计。银河系的质量据信在10倍左右¹¹2 × 10¹¹太阳质量，也许是2 × 10⁹太阳质量是重元素。如果这些重元素在大约10个星系的生命周期内稳定地产生¹⁰多年来，每年产生的重元素必须达到太阳质量的五分之一。对邻近星系中超新星的计数表明，每个大星系大约每30年就会发生一次超新星爆炸。如果所有的重元素都是在超新星中产生的，那么每次爆炸大约需要6个太阳质量。虽然这些数字是非常不确定的，这个数量似乎太大了，但如果超新星的频率在年轻星系中非常高的话，它可以减少。有一种可能性仍然存在，即大量不那么壮观的恒星或下面提到的质量大得多的物体可能产生大量重元素。

如果重元素一直在逐渐产生，新形成的恒星应该比老恒星含有更多的元素。有可能辨认出一些最近才形成的恒星。的光根据质量-光度关系，恒星的输出上升为其质量的一个相当高的幂，这是有效的巨大的大多数恒星的质量是已知的，而它们的供应核能源只与质量成正比。这意味着质量较大的恒星比质量较小的恒星完成生命历史的速度要快得多，而且今天观测到的最亮的恒星最多不超过几百万年。年轻恒星的重元素含量大于许多年老恒星，这可能是因为形成恒星的星际介质中重元素含量逐渐增加的缘故。观测表明，只有最古老的恒星的可见层中才有极少量的重元素，而且看起来，在银河系年轻时，元素的产生一定比现在快得多。超新星爆发的频率可能确实高得多。最近的观察也表明化学作文是a的函数吗明星的产地和年代。特别是，银河系中心附近重元素的产生可能比其他地方要高(见下面大质量物体的元素产生)。

尽管第一个核反应在恒星中发生的是氢今天所观测到的所有氦都不可能在普通恒星中产生，如果所有物体的质量中氦的含量都超过25%，那就更不可能了。考虑到氦和重元素的相对数量，观测表明氦的总质量可能比重元素大十倍;如果除氢以外的所有元素都是在恒星中产生的，那么氦和较重的元素的相对生成量必然是这个值。然而，随着恒星的演化，氢转化为氦之后，氦又转化为更重的元素。在恒星的所有阶段进化将会有一个温度适宜氢转化为氦的区域，但似乎只有一层薄薄的氦层将氢尚未转化为氦的区域和氦已燃烧成重元素的区域隔开。高度演化的恒星可能的化学成分是一系列不同化学成分的层。中心区域将包括诸如铁而且镍它周围依次是较轻的元素层，最外层基本上只含有氢或氢和氦。需要一种非常特殊的质量损失，才能将10倍于重元素的氦从这些不同的层释放到星际空间。

同样，也很难想象全部的氦是如何产生的。如果星系质量的四分之一，最初是氢，已经转化为氦，就可以证明，基本上所有的质量都必须经过至少一代大质量恒星。总能源在这种情况下的释放将意味着银河系在过去的亮度要高得多——例如，在它生命周期的前10%，亮度是现在的100倍。