Question

关于恒星聚变的问题。

看的相关资料与知识都是说恒星先燃烧氢，氢聚变为氦的过程中释放能量维持燃烧，当恒星的氢元素完全燃烧殆尽的时候就开始燃烧氦，我想知道，为什么当恒星的氢耗尽后才开始燃烧氦？恒星内部的氢聚变为氦的时候，氦不可以用来发生聚变吗？为什么当氢耗尽后才开始氦聚变？这其中的原因是什么？是核心温度的原因？恒星在氢聚变时期的核心温度不足以使氦发生聚变？

Answer 1

长话短说，铁前元素都可以进行核聚变，关键是看决定性的条件，包括温度与压力，只要突破临界点，聚变就会产生，其实氢弹就是利用的这个原理。

因此，当一个恒星的体积超大时，那么在不同的温层和压力层会出现不同的聚变反应，这就是蓝超巨星为什么被理论物理学家们形容成“洋葱皮”的道理。即在一个蓝超巨星或极大质量的主序段的恒星（如WR恒星）的内部，氢聚变、氦聚变、锂聚变等等是同时进行着的，只是各自在不同的层。

您说的只有当氢耗尽后氦核聚变才发生的是类似于太阳这样的小质量的恒星，因为只有在那时温度和压力才达到促成“氦闪”发生，特别是中心收缩产生的压力。而更小的恒星如红矮星由于自身质量不够，氢耗尽后中心收缩产生的势能与压力均不足以促成氦闪，因此就不会有氦核聚变产生，最后不会形成新星，只会逐渐冷却直到成为一颗黑矮星。

原创文字，希望能帮到您！^_^

壮观的猎户座，除左上的参宿四是红超巨星外，其余的六颗均为蓝超巨星，其中中间左边的参宿一是我们肉眼可见的极少数极蓝的O型星之一，而右下那颗蓝白超巨星参宿七是体积巨大的蓝巨星之一。

Answer 2

是的，每个元素都要经过！

值得注意的是，不同质量的恒星能引发的核聚变程度不同，太阳主要为氢—氦聚变和小部分碳循环，重一点的会引发炭—氧—镁聚变，再重的会引发下一轮聚变。总的顺序简略依次为：氢—氦—炭—氧—镁—硅—铁。但无论恒星多重，最终的聚变结果只能是铁，恒星内部不能产生比铁更重的原子核！
更重的原子来自新星爆炸，瞬间的巨大能量会产生更重的原子核。

凡是元素周期表上有的，都是在恒星大炼炉里形成的，铁以后的原子核，只能在超爆中产生（人工合成的元素除外）。

Answer 3

核聚变本来就是一个瞬时反应.人类制造的核聚变只所以时间短因为人类技术所限。满足核聚变发生的条件需要上亿度的高温，而人类至今能够开发出来的固态物质能抵抗的高温不上5000度，这就大大限制了人工核聚变的发展。科学家们现知的最好方法就是用能量约束能量的方法来实现人工核聚变，即利用强磁场约束高温粒子以控制核聚变产生的巨大能量。这可以说是一种用拳头打大象的硬碰硬战法！这就说维持高温时间越长越困难。几年前有报导说中国人工可控核聚变实现了持续12秒的世界记录，不久前又有报导说中国可控核聚变研究已实现了电流输出。这些看似不起眼的成就如果明白了核聚变研究的难度就能明白中国人是多么了不起了！而恒星中核聚变只所以会持续发生就是因为它又着良好的自身条件。它自身巨大的质量产生的引力与核心核聚变产生的膨胀力相互制约从而维持恒星自身的平衡。同时，巨大的压力又使得恒星能够产生一个温度高到足以使原子发生核聚变的内核。所以恒星的核聚变能够一往无前。至于质量亏损，太阳质量太大了，它每秒用掉几百万吨物质转化为能量，依然可以烧上百亿年！
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Answer 4

这个真心很复杂，推荐看一下维基百科的相关条目，恒星核合成：http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E6%81%86%E6%98%9F%E6%A0%B8%E5%90%88%E6%88%90
理论上质子-质子合成（也就是氢聚变）时，氦核就有参与核聚变的过程，但是产物继续反应，生成其他的重核，但这个重核不够稳定，继续衰变成为相对稳定的氦核，相当于一个中间过程，从结果和产物上看，并没有产生氦聚变。
原因是在于温度和物理条件，氢没有反应完之前，氦聚变产物没有足够稳定的重核。

直到氢耗尽之后，恒星塌缩造成核心温度升到到足以产生碳核这样的稳定重核，才会有持续的氦核反应。

还有一个问题是，除了氢核聚变有比较多的实验数据，这方面的理论尚无其他可靠的实验证实，大部分靠理论计算或间接证据，并且恒星生命周期非常长，人类只能根据短时间内观测到的不同天体现象来归纳总结，无法对一个具体对象进行长期研究。