星际与星系际介质

星系化学演化

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几乎每一个比氢和氦更重的原子——你细胞里的碳、你呼吸的氧、你血液里的铁、你骨骼里的钙——都是在恒星内部锻造出来的。宇宙最初并没有这些元素;它是一代又一代逐步把它们造出来的。星系化学演化讲述的,正是一个星系的气体如何在数十亿年间,随着恒星把重元素烹制出来并归还给星际介质,而稳步变得越来越富含重元素的故事。

这个循环是这样运作的。大爆炸基本上只造出了氢和氦。第一批恒星从那原始的气体中形成,在它们的核心把轻元素聚变成更重的——碳、氧,一路直到铁。当那些恒星死去时,它们通过恒星风、行星状星云和超新星爆发,把新造出的元素抛回周围的气体中。下一代恒星随后从这略微增丰的气体中凝聚,循环重演,每一轮都再添一点。天文学家用金属丰度来追踪这一过程——这是他们对“一颗恒星的物质中比氦更重的那一部分所占比例”的称呼。古老的恒星金属贫乏;像太阳这样年轻的恒星金属丰富,承载着此前所有恒星累积的产物。

这就是为什么一颗恒星的金属丰度既像一座时钟、又像一枚指纹:它记录了到这颗恒星诞生之时,宇宙的回收已经进行了多少。元素的化学决定了能存在什么样的行星,以及最终能存在什么样的生命化学。一个常被误解的要点:天文学里的“金属”指的是一切比氦更重的元素,包括氧和碳——而不只是日常所说的那些闪亮的金属。整个过程有时被一句话概括:我们由星辰之物构成。

银河系晕中最古老的恒星,含铁量只有太阳的千分之一——它们形成得早,在许多代恒星增丰气体之前就已诞生。太阳出生得晚,继承了在它之前生生死死的无数恒星所留下的重元素。

古老的晕族恒星金属贫乏;太阳则富含继承来的元素。

在天文学里,“金属”指一切比氦更重的元素——包括碳、氮、氧——而不只是金、铁这类日常意义上的金属。一颗恒星的“金属丰度”是它这些较重元素的总体含量。

又称
chemical enrichmentcosmic chemical evolution星系化学演化星系化學演化化学增丰