---

<< 7. Evolyuciya zvezd posle | Oglavlenie | 7.2 Vyrozhdenie veshestva >>

Razdely

• 7.1.1 Processy obrazovaniya tyazhelyh elementov

---

7.1 Evolyuciya zvezd posle glavnoi posledovatel'nosti.

Gorenie vodoroda - samaya dlitel'naya stadiya v zhizni zvezdy, chto svyazano s nachal'nym bol'shim obiliem vodroda (70 po masse) i bol'shoi kaloriinost'yu ( ) prevrasheniya vodoroda v gelii, chto sostavlyaet okolo 70 energii, poluchaemoi v cepochke posledovatel'nyh termoyadernyh prevrashenii vodoroda v element c naibol'shei energiei svyazi na nuklon ( MeV/nuklon). Fotonnaya svetimost' zvezd na glavnoi posledovatel'nosti, gde gorit vodorod, kak pravilo men'she, chem na posleduyushih stadiyah evolyucii ^7.1, a ih neitrinnaya svtimost' znachitel'no men'she, t.k. central'nye temperatury ne prevyshayut K. Poetomu bol'shaya chast' zvezd v Galaktike i vo Vselennoi yavlyayutsya zvezdami glavnoi posledovatel'nosti.

Posle okonchaniya goreniya vodoroda v yadre zvezda othodit vpravo ot glavnoi posledovatel'nosti na diagramme effektivnaya temperatura - svetimost' (diagramma Gercshprunga-Rassela), ee effektivnaya temperatura umen'shaetsya, i zvezda peremeshaetsya v oblast' krasnyh gigantov. Eto svyazano s konvektivnym perenosom energii ot sloevogo vodorodnogo istochnika, raspolagayushegosya neposredstvenno vblizi gelievogo yadra. V samom yadre temperatura iz-za gravitacionnogo szhatiya postepenno povyshaetsya, i pri temperature i plotnosti  g/sm nachinaetsya gorenie geliya. (Zamechanie: tak kak v prirode net ustoichivyh elementov s atomnymi nomerami 5 i 8, nevozmozhna reakciya , a berillii-8 raspadaetsya na 2 al'fa-chasticy ).

Vydelenie energii na gramm pri gorenii geliya primerno na poryadok men'she, chem pri gorenii vodoroda. Poetomu vremya zhizni i chislo zvezd na etoi stadii evolyucii znachitel'no men'she, chem zvezd glavnoi posledovatel'nosti. No blagodarya vysokoi svetimosti (stadiya krasnogo giganta ili sverhgiganta) eti zvezdy horosho izucheny.

Naibolee vazhnaya reakciya - - process: Energiya summy treh al'fa-chastic na 7.28 MeV prevyshaet energiyu pokoya yadra ugleroda-12. Poetomu chtoby reakciya effektivno shla, nuzhen "podhodyashii" energeticheskii uroven' yadra ugleroda-12. Takoi uroven' (s energiei 7.656 MeV) u yadra imeetsya^7.2, poetomu 3-reakciya v zvezdah nosit rezonansnyi harakter i poetomu idet s dostatochnoi skorost'yu. Dve al'fa-chasticy obrazuyut kortkozhivushee yadro : . Vremya zhizni okolo c, no est' veroyatnost' prisoedineniya eshe odnoi al'fa-chasticy s obrazovaneim vozbuzhdennogo yadra ugleroda-12: . Vozbuzhdenie snimaetsya rozhdeniem pary, a ne fotonom, t.k. fotonnyi perehod s etogo urovnya zapreshen pravilami otbora : . Zametim, chto obrazuyushiisya atom v osnovnom srazu zhe "razvalivaetsya" na Be i He i v konechnom schete na 3 al'fa-chasticy, i tol'ko v odnom sluchae iz 2500 proishodit perehod na osnovnoi uroven' s vydeleniem 7.65 MeV energii, unosimoi paroi.

Skorost' dal'neishei reakcii

sil'no zavisit ot temperatury (opredelyaemoi massoi zvezdy), poetomu okonchatel'nyi rezul'tat goreniya geliya v massivnyh zvezdah - obrazovanie uglerodnogo, uglerodno-kislorodnogo ili chisto kislorodnogo yadra.

Na posleduyushih stadiyah evolyucii massivnyh zvezd v central'nyh oblastyah zvezdy pri vysokih temperaturah proishodyat reakcii neposredstvennogo sliyaniya tyazhelyh yader. Energovydelenie v reakciyah goreniya sravnimo s energovydeleniem v -reakcii, odnako moshnoe neitrinnoe izluchenie iz-za vysokoi temperatury ( K) delaet vremya zhizni zvezdy na etih stadiyah mnogo men'she, chem vremya goreniya geliya. Veroyatnost' obnaruzheniya takih zvezd kraine mala, i v nastoyashee vremya net ni odnogo uverennogo otozhdestvleniya zvezdy v spokoinom sostoyanii, vydelyayushei energiyu za schet goreniya ili bolee tyazhelyh elementov.

7.1.1 Processy obrazovaniya tyazhelyh elementov

.

Nukleosintez v rannei Vselennoi ostanavlivaetsya na , , , , , i nichtozhnoi primesi bolee tyazhelyh elementov (t.k. v prirode net ustoichivyh elementov s atomnym nomerom 5 i 8, a reakcii sinteza elementov Z> s zaryazhennymi chasticami trebuyut preodoleniya znachitel'nogo kulonovskogo bar'era). Vse himicheskie elementy, nachinaya s ugleroda, obrazuyutsya pri termoyadernom gorenii veshestva v zvezdah i pri vzryvah sverhnovyh putem zahvatov protonov i glavnym obrazom neitronov yadrami. Elementy , , , pri termoyadernom gorenii v zvezdah ne obrazuyutsya, a ih nablyudaemye koncentracii svyazany s rakciyami skola (angl. spallation) pri vzaimodeistvii bystryh chastic kosmicheskih luchei s tyazhelymi elementami na poverhnosti zvezd i v obolochkah sverhnovyh. Pri vspyshkah sverhnovyh temperatury stol' vysoki (do MeV v centre), chto ustanavlivaetsya termodinamicheskoe ravnovesie po yadernym reakciyam s kinetikoi po beta-processam i obrazuyutsya elementy gruppy zheleza, yadra kotoryh sostoyat iz ravnogo chetnogo chisla protonov i neitronov.

Osnovnym mehanizmom obrazovaniya elementov tyazhelee zheleza yavlyaetsya zahvat neitronov (- i -processy). Eti processy razlichayutsya po sootnosheniyu harakternogo vremeni zahvata neitrona i vremeni -raspada v peregruzhennom neitronami yadre . V -processah (medlennyi zahvat) nukleosintez proishodit cherez yadra, nahodyashiesya v "doline ustoichivosti" na diagramme . Bystryi zahvat neitronov s (-process) realizuetsya v srede, sil'no pereobogashennoi neitronami i privodit k obrazovaniyu sil'no neustoichivyh yader peregruzhennyh neitronami. V raschetah -processov sushestvuet bol'shaya neopredelennost', po-vidimomu -processy aktivno proishodyat v usloviyah intensivnogo neitrinnogo oblucheniya. Cintez tyazhelyh yader proishodit pri gelievyh vspyshkah v zvezdah umerennyh mass, na stadii asimptoticheskoi vetvi gigantov, pri vspyshkah novyh zvezd i naibolee aktivno - pri vspyshkah sverhnovyh (v osnovnom tipa Ia - termoyadernom vzryve belyh karlikov s massoi, blizkoi k predel'no vozmozhnoi , sm. nizhe). Eshe raz podcherknem, chto astrofizicheskie yavleniya, v kotoryh proishodyat -processy, okonchatel'no ne ustanovleny; naprimer, ne isklyucheno, chto tyazhelye -elementy obrazuyutsya pri sliyanii dvuh neitronnyh zvezd v relyativistskih dvoinyh sistemah.

Otmetim, chto po otnositel'nomu obiliyu tyazhelyh -elementov mozhno ocenit' vozrast zvezdy. Obychno dlya etogo ispol'zuyut tyazhelye dolgozhivushie radioaktivnye izotopy, takie kak let) i let). Po liniyam poglosheniya v spektrah zvezd opredelyayut otnoshenie radioaktivnogo toriya (kotoryi mozhet obrazovat'sya tol'ko pri -processah) i stabil'nogo -elementa evropiya (Eu). Eto otnoshenie umen'shaetsya so vremenem (torii raspadaetsya), otkuda, znaya teoreticheskoe nachal'noe znachenie otnosheniya obiliya etoih izotopov, kotoroe opredelyaetsya tol'ko kinetikoi -processov, ocenivayut vozrast zvezdy. Dopolnitel'no rassmatrivayut otnoshenie elementov 3-go -pika (Ir, Os, Pt, Au) i toriya, a takzhe otnoshenie U/Th, iz kotorogo poluchayut nizhnii predel vozrasta zvezdy. Etim metodom opredeleny vozrasta samyh staryh zvezd s malym soderzhaniem metallov (zvezdy galo Galaktiki i vhodyashie v sharovye skopleniya) mlrd. let. Eto vazhneishee ogranichenie na vremya zhizni Vselennoi. Podrobnee sm. v sb. Yadernaya astrofizika, pod red. Faulera, M.:Mir, 1986.

---

<< 7. Evolyuciya zvezd posle | Oglavlenie | 7.2 Vyrozhdenie veshestva >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika Publikacii so slovami: zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika
Sm. takzhe: Mestnoe mezhzvezdnoe oblako Chernaya dyra razrushaet zvezdu: animaciya Zvezdy, pyl' i tumannost' v NGC 6559 25 samyh yarkih zvezd na nochnom nebe Animaciya: chernaya dyra razrushaet zvezdu Razlozhenie dalekogo sveta Sravnenie razmerov zvezd Vse publikacii na tu zhe temu >>