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天体物理学揭示了人体的起源

2017-12-26  好了明理

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超新星遗迹仙后座A包含元素周期表的各种元素特征,包括创建DNA所必需的一切。

天体物理学揭示了人体的起源

图片版权:NASA/CXC/SAO

在最小的层面上,人体是由粒子构成的:大部分是原子核和电子。

在人体内的元素。而在质量上主要是氧、碳、氢和氮,在人体生命过程中有数十种元素是必不可少的。

天体物理学揭示了人体的起源

图片版权:Openstax大学,解剖与生理学,Connexions网站

虽然有90多种天然存在的元素,但它们在到达地球之前来自各种各样的地方。

大爆炸产生了正物质和反物质,在某种程度上产生了更多的正物质,故而才有了我们今天的宇宙。在最早的阶段,在恒星形成之前,只有氢、氦和微量的锂被产生出来。

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图片版权:E. Siegel / Beyond The Galaxy

热的大爆炸产生了最轻的元素的起源:氢和氦,它们仍占今天宇宙的98%。

对早期宇宙环境的概念图,在最初的一万亿颗恒星形成后。恒星的存在和生命周期是丰富宇宙的主要过程(比如超新星爆炸),而不仅仅是氢和氦。

天体物理学揭示了人体的起源

图片版权:NASA/ESA/ESO/Wolfram Freudling et al. (STECF)

存在,燃烧和死亡的恒星提供了另外2%,包含宇宙中的复杂分子。

在恒星生命核心的高能阶段产生自由中子,可以通过中子吸收和放射性衰变一次一个地构建元素周期表。进入行星状星云阶段的超巨星和巨星都被证明是通过s过程来做到这一点的。

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图片版权:美国宇航局,欧空局和哈勃遗产组(STScI / AURA)

像太阳这样的小恒星将轻元素熔融成较重的元素,通过一次性添加中子慢慢地构建元素周期表的高端。

超新星遗迹G1.9 + 0.3,或许是银河系最新的超新星,由钱德拉于2013年拍摄。超新星遗迹和喷出物的特征使我们准确地推断出每个重元素的来源有多少。

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图片版权:NASA/CXC/NCSU/K.Borkowski et al.

更大的恒星会在超新星中结束生命,它们的内核会崩溃并爆炸,将大量的燃料释放回宇宙中。

在合并的最后时刻,两颗中子星不只是发出引力波,而是一场灾难性的爆炸,在电磁波谱和大量重元素的作用下,在元素周期表的最高端。

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图片版权:华威大学/马克·加里克

与此同时,白矮星和中子星合并并爆炸,进一步丰富了宇宙中的元素。

这张来自美国宇航局钱德拉X射线天文台的图像显示了包括硅(红色),硫黄(黄色),钙(绿色)和铁(紫色)在内的仙后座超新星遗迹中不同元素的位置。这些元素中的每一个在狭窄的能量范围内产生X射线,从而允许创建其位置的地图。

天体物理学揭示了人体的起源

图片版权:NASA / CXC / SAO

由于美国宇航局的钱德拉x射线望远镜,我们可以观察到每一个重元素有多少来自最近的超新星爆炸。

元素周期表的元素以及元素的来源在下图中详细描述。绝大多数人体,包括我们大部分的氧气,碳,氮,磷,钙和铁,都归功于已经形成超新星的大质量恒星。

天体物理学揭示了人体的起源

图片版权:NASA/CXC/SAO/K. Divona

当涉及到人体时,创造我们的大部分来自超新星,而不是其他来源。

当它接近其演化的终点时,恒星内部的核聚变产生的重元素集中在恒星的中心。当恒星爆炸时,绝大多数外层迅速吸收中子,“攀登”周期表,并被驱逐回宇宙,在那里他们参与了下一代恒星和行星的形成。

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图片版权:NASA / CXC / S. Lee

最大的发现了什么?在爆炸的恒星的余波中发现了制造DNA所需的每一个元素。

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图片版权:USCDCP的Erskine Palmer博士的公共领域的图像

在亚细胞水平上扫描电子显微镜图像。虽然DNA是一个令人难以置信的复杂大分子结果,但它是由相同的构造块(原子)构成的。


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