1. 宇宙大爆炸：只有氢氦锂的“简单汤”
大爆炸后约3分钟，宇宙温度降到足以让质子和中子结合成原子核——这就是原初核合成，产生了氢（75%）、氦（25%）和痕量锂（0.000001%）。此时宇宙中没有碳、氧、铁，更没有生命所需的元素。
2. 第一代恒星：巨婴恒星的“碳氧遗产”
大爆炸后约1亿年，宇宙中的氢氦云开始坍缩，形成第一代恒星（Population III）——它们质量极大（100-1000倍太阳），因为没有重元素来冷却气体云（重元素能吸收能量，让云团更快收缩）。这些恒星的寿命极短（仅几百万年），核心会发生剧烈的核聚变：
氢→氦→碳→氧→……直到铁。
当核心的铁无法再聚变时，恒星会剧烈坍缩，引发核心坍缩超新星。爆炸将核心的碳、氧等重元素抛向太空，这些元素成为下一代恒星的“原料”。
3. 第二代恒星：AGB星的“碳硫贡献”
第一代恒星抛射的重元素，与原始氢氦混合，形成第二代恒星（Population II）。这些恒星质量较小（1-8倍太阳），演化到晚期会进入渐近巨星分支（AGB）——核心收缩，外层膨胀，通过星风抛射大量物质。AGB星的星风富含碳和硫（因为它们的核心已经合成到碳硫阶段），这些物质会融入周围的星际介质，成为猎户座大星云的“碳硫来源”。
4. 第三代恒星：超新星的“铁元素注入”
第二代恒星中的一部分，会演化成白矮星（质量＜1.4倍太阳）。如果白矮星位于双星系统，它会吸积伴星的物质，直到达到钱德拉塞卡极限（1.4倍太阳质量），引发Ia型超新星爆炸。这类爆炸会释放大量铁元素——猎户座大星云中的铁，主要来自这类超新星。
通过这样的“死亡-馈赠”循环，宇宙中的重元素逐渐富集。到猎户座大星云形成的时候（约200万年前），银河系中的重元素丰度已经达到太阳的1%——这正是星云中重元素的来源。
三、元素的分布：星云里的“化学分层”
猎户座大星云不是一个“均匀的化学汤”，它的不同区域，元素丰度差异显着——这种差异，源于引力、辐射与恒星形成的相互作用。
1. 核心区：重元素富集的“高温熔炉”
星云的核心区（围绕四合星的区域），重元素丰度比外围高2-3倍。原因有二：
四合星的辐射压：四合星的强烈紫外线会电离周围的气体，将重元素离子（如O?、C?）加速到高速度，这些离子会被引力拉向核心区，形成“富集层”。
恒星风与喷流：四合星的恒星风（高速带电粒子流）会将周围的物质吹向核心，同时原恒星的喷流也会将重元素从吸积盘注入核心区。
核心区的尘埃颗粒也更“脏”——它们富集了硅酸盐（SiO?）和碳颗粒（C??），因为重元素在这里更易凝结成尘埃。这些尘埃会吸收可见光，所以核心区在光学望远镜下是“暗的”，但在红外线下却很亮（尘埃吸收能量后再辐射）。
2. 外围区：氢氦为主的“原始区”
星云的外围区（远离四合星的区域），重元素丰度接近宇宙初始水平（＜1%）。这里的物质主要是原始的分子氢云，还没有被前代恒星的重元素污染。天文学家通过射电观测发现，外围区的分子云密度约为每立方厘米100个分子，正在缓慢坍缩，准备形成新的恒星。
3. 尘埃与气体的“元素分离”
星云中的尘埃与气体，并不是均匀混合的——尘埃会“捕获”重元素，形成颗粒相，而气体则是原子/离子相。比如，氧元素在尘埃中以硅酸盐的形式存在，在气体中则以O?离子的形式存在；碳元素在尘埃中是碳颗粒，在气体中是C?离子。这种“分离”，对恒星形成至关重要：尘埃会保护气体中的分子不被辐射破坏，同时为原恒星提供“固体原料”形成行星。
四、恒星形成中的元素再分配：从分子云到行星系统
当分子云坍缩形成原恒星时，猎户座大星云的元素会经历一次“再分配”——从星云的气体/尘埃，变成原恒星的吸积盘，再变成行星系统。
1. 原恒星吸积盘：元素的“选择性吸积”
原恒星形成时，周围的分子云会坍缩成一个吸积盘——盘里的物质会沿螺旋轨道落入原恒星。但吸积不是“平均分配”的：
重元素优先吸积：尘埃颗粒（富集重元素）会因为引力作用，更快地落入原恒星的中心，而气体（氢氦为主）则形成盘的“外层”。
氧碳的“分层”：在吸积盘的内侧（靠近原恒星），氧元素会与硅结合形成二氧化硅（SiO?），沉积在盘的底部；而碳元素则会与氢结合形成甲烷（CH?），存在于盘的外侧。
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