太阳是由什么组成的?哪些因素会影响恒星的化学成分?
太阳的化学成分
宇宙的化学成分主要由氢和氦组成。这两种元素是大爆炸的结果。其他大约90种化学元素的形成主要发生在恒星中,但它们只占宇宙总质量的百分之几。天文学家将这些除了氢和氦以外的元素统称为金属,尽管其中包括像碳和氧等在通常意义上不被认为是金属的元素。
相对于氢,金属的丰度被称为金属丰度。虽然氢和氦在整个宇宙中都是丰富的元素,但金属丰度在不同区域会有所不同,取决于该地区的恒星形成历史。太阳的化学成分为我们了解太阳附近的化学成分提供了一些信息:
太阳的化学成分表
元素 |
氢 |
氦 |
氧 |
碳 |
铁 |
比重 |
73% |
25% |
0.80% |
0.36% |
0.16% |
元素 |
氖 |
氮 |
硅 |
镁 |
硫 |
比重 |
0.12% |
0.09% |
0.07% |
0.05% |
0.04% |
其中氢和氦的比重最大。表中未提及的其他元素占总比例的0.04%。金属只占太阳质量的约2%。
在星系的中心,金属的含量会更高。例如,在银河系中心附近,已经发现了金属丰度比太阳高三倍的恒星。也存在一些金属丰度只有太阳金属丰度的1/10000的恒星。这些恒星是在银河系早期形成的,它们由纯氢元素组成,是宇宙中最早的一类恒星,也是大爆炸产生的第一种元素,这些恒星的金属丰度为零。由于缺乏其他恒星的超新星爆炸提供的元素,这些恒星也缺乏重金属元素。后来,在星际介质中(以及随后的几代恒星)逐渐积累了少量的金属元素。
恒星的金属性会影响其特性
尽管按质量计算,恒星的金属含量从未超过百分之几,但它对恒星的演化有重大影响。富含金属的恒星比相同质量的贫金属的恒星更冷、更大、寿命更长。一颗恒星的金属性极大地影响了主序所需的时间长度和主序之后的演化细节。
为了充分描述恒星(或星系)的化学成分,还需要确定密度系数。它们将金属的相对丰度相互关联(例如,镁与铁或碳与氧的比例)。天文学家使用这些丰度因子来测量所讨论的物体形成恒星的时间。