恒星的演化和形成的化学元素

同样的发展宇宙学严重依赖的想法物理,特别是爱因斯坦的广义相对论,恒星结构和演化理论也取决于发现原子物理学。这些理论也提供了基本依据化学通过展示如何元素可能是合成的吗星星。

恒星形成的冷凝气态的云是19世纪的星云的一部分假设(见上图)。引力的能量可以转化为冷凝所释放出来热,但计算赫尔曼·冯·亥姆霍兹和开尔文勋爵表示,这个过程将提供能量来保持太阳闪亮的只有大约2000万年了。来自放射的证据约会,首先是英国物理学家的工作欧内斯特·卢瑟福1905年,显示地球几十亿岁。天体物理学家感到困惑:能源一直阳光这么长时间?

1925年塞西莉亚佩恩从英国的研究生在哈佛大学天文台,恒星的光谱分析使用统计原子理论相关的温度,密度,和作文。她发现氢和氦明星中最丰富的元素,但这个结论并不是普遍接受,直到确认说四年后的美国天文学家亨利诺里斯罗素。通过这一次普劳特假设所有的元素化合物氢气被物理学家重新在一个更复杂的形式。的偏差原子质量从精确的整数值(表示为氢)的倍数可以解释部分的一些元素的混合物同位素具有不同原子质量和部分是由爱因斯坦的质量和能量之间的关系,E=米c²(考虑结合能的力量,团结的原子核)。德国物理学家维尔纳·海森堡在1932年提出,而氢核包括只有一个质子,所有重原子核包含质子和中子。因为可以变成一个质子一个中子的融合电子,这意味着所有元素可以从质子和electrons-i.e建立。从氢原子。

1938年出生于德国物理学家汉斯是提出第一个满意的恒星能源产生的理论根据融合质子形成氦和更重的元素。他表明,一旦元素一样重碳已经形成,核反应产生的周期甚至更重的元素。氢聚变为更重的元素也将提供足够的能量占太阳的能源发电在几十亿年。是延长的理论弗雷德霍伊尔埃德温·e·萨尔皮特,威廉·a·福勒。

根据恒星演化理论由美国天体物理学家出生的Subrahmanyan钱德拉塞卡和其他人,明星后会变得不稳定转换大部分的氢,氦,可能经历的快速扩张和收缩阶段。如果这颗恒星比太阳大得多,它会剧烈爆炸,引起一个超新星。爆炸将合成更重的元素,他们在周围蔓延星际介质,在那里他们为新恒星的形成提供原材料和最终的行星和生物体。

超新星爆炸后,剩余的恒星的核心可能进一步崩溃在自身引力作用下形成一个致密星主要由中子组成。这种所谓的中子星理论上预测,在1930年代,天文学家沃尔特Baade和弗里茨首次观察到脉冲星(来源的快速,非常普通的无线电波脉冲),由Jocelyn Bell 1967年发现的。

更大质量恒星可能进行进一步的进化阶段超越中子星:他们可能崩溃黑洞,引力是如此的强烈,即便是吗光不能逃脱。黑洞是一个奇点在一个理想化的时空宇宙被预测广义相对论理论由德国天文学家卡尔·史瓦西在1916年。它在恒星演化中的作用后来被美国物理学家j .罗伯特•奥本海默和约翰-惠勒。从1970年代开始,黑洞观察在x射线源和一些星系的中心,特别是类星体。

计划天文学和太阳系外行星

这方面的调查,把相对休眠通过上半年的20世纪,恢复了苏联和美国的刺激太空计划。1959年月神3的第一张照片月球的远端。水手2制造第一个行星飞越当它过去了金星1962年,水手4号是第一次飞越发回图片当它飞过火星在1965年。此后,太空探索已经包含了所有行星以及一些矮行星,小行星,彗星,12宇航员登陆月球的一部分阿波罗计划。

这些计划任务取得的财富复杂的信息。由此产生的变化的一个例子关于太阳系的历史需要足够了在这里。在1969年第一次载人登月之前,有三个相互竞争的假设的起源月亮:(1)在目前的轨道上同时形成地球描述的星云假说;(2)形成地球其他地方和随后的捕获;和(3)从地球上弹射裂变理论(大家知道月球现在传出太平洋盆地)。月球样品的分析和理论批评这些假设,月球科学家得出的结论是,没有一个是令人满意的。表面的照片汞采取的水手10号宇宙飞船然而在1974年,表明它是像月球表面布满坑洞。这一发现,连同V.S. Safronov的理论计算苏联和乔治·w·威瑟雷尔美国在行星的形成小的积累(吸积或聚合)固体身体,表明地球也可能受到猛烈轰炸后不久。符合这一点,美国天文学家提出的一个理论威廉·k·哈特曼和A.G.W.卡梅隆已经成为最受欢迎的。根据他们的理论,地球被一个火星大小的物体,和的力量影响蒸发的外层部分身体。产生的蒸汽从而保持在轨道上绕地球,最终凝结形成了月球。就像假设提出的Luis Alvarez属性的灭绝的恐龙到一个小行星影响,Hartmann-Cameron理论似乎很奇怪,它不可能是认真对待,才完成了令人信服的证据。

在1992年第一个太阳系外行星被发现在一个脉冲星。有超过4000颗行星被发现了,很多的开普勒空间望远镜观察的稀薄明星当一个地球通过在它的前面。这些行星与太阳系,和一些在其恒星的轨道宜居区,轨道空间位置液体水(因此可能生活)可以生存在这个星球上的表面。