宇宙的氢元素占比74%,它会有耗尽的一天吗?

在道家的学说当中,我们总是会记得那句“道生一,一生万物”。如果把这句话用在宇宙形成理论中,这个“道”所指的就是“奇点”,而这个“一”所指的,就是氢元素。

作为万物的起源,宇宙中含量最多的元素,氢元素会不会迎来自己消亡的那一天?从科学角度讲,氢元素是会耗尽的,而这也将让宇宙中的恒星数量变得越来越少。

天体物理学家认为,我们的宇宙大概有138亿年的形成史,当时形成的元素主要就是氢元素和氦元素。它们组成的星云在亿万年后出现坍缩,进而出现了核聚变,恒星因此形成。在100亿年前是宇宙恒星诞生的高峰期,但随着氢元素的不断消耗,宇宙中的恒星数量总会抵达峰值后开始减少,但这所需的时间远远超过了宇宙的历史。

一开始的宇宙恒星,质量都非常大。然而质量越大的恒星,寿命就会越短,很快它们就会发生超新星爆发,形成大量的重元素,而这些重元素的最初来源就是氢。超新星爆发产生的星云,在经历千万年后,又会形成质量较小的恒星。这其中就包括我们的太阳。

太阳作为主序星的寿命超过100亿年,在这漫长的时间里,太阳始终都在进行以氢为主的核聚变反应,形成氦元素。值得一提的是,恒星的演化是不可逆的,核聚变形成的元素,无法逆转回来形成氢元素,所以宇宙中氢元素的总量一直在下降,现在只有大概74%左右。

当氢元素下降到一定程度后,星云坍缩就无法形成核聚变,恒星也就无法诞生了。现在我们的宇宙里,大质量恒星的数量屈指可数,但中小型恒星的数量有很多。在遥远的未来,氢元素会下降到一定程度,新的恒星将无法形成,现有的恒星则会一个接一个熄灭,最终宇宙会重新回到无边的黑暗当中。

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