光谱学与原子物理

化学丰度

化学丰度,无非就是一颗恒星或一团气体云的「配方」——它含有每种化学元素多少,彼此相对而言。天文学家通常把它写成一个比值:比如,每多少个氢原子配多少个氧原子。它回答的是这样一个问题:「这东西由什么构成,各占多大比例?」

宇宙性的格局令人惊讶。按原子数计,宇宙大约是 90% 的氢和近 10% 的氦;其余的一切——碳、氧、铁、金,以及天文学家笼统地统称为「金属」的所有其他元素——加起来还远不到百分之一。太阳很典型:每一百万个氢原子,约配 850 个碳、490 个氧,而铁只有 32 个。我们通过吸收线的深浅来测量这些比例,因为(在把温度考虑进去之后)线越强,就意味着越多原子在做吸收。

丰度是一种用化学写就的宇宙史。大爆炸基本上只造出氢与氦;每一个更重的原子都是后来在恒星内部锻造、又由恒星之死播撒出去的。所以一颗贫金属的恒星通常很古老,诞生于早期几乎尚未被富集的气体;而一颗富金属的恒星,则是新近从被前几代恒星播下种子的气体中形成的。读出丰度,天文学家便能为恒星定年、追踪星系如何累积出自己的元素,甚至辨认出最初那批恒星留下的化学残迹。

一颗古老的晕族恒星,其铁含量只有太阳的千分之一,它诞生得很早,来自仅被最初几次恒星死亡稍加富集的气体;而像太阳这样的年轻恒星,则承载着此前许多代恒星留下的遗产。

各元素的比例——一座化学时钟,也是宇宙的家族史。

天文学家有个令人困惑的习惯,把所有比氦重的元素都叫「金属」,于是在他们口中,碳、氧、氖都算「金属」,尽管化学家并不会认同。「金属丰度」通常指的就是这些重元素的总含量。

又称
elemental abundancecompositionmetallicity (loosely)元素丰度化学组成