
<< 7. Evolyuciya zvezd posle | Oglavlenie | 7.2 Vyrozhdenie veshestva >>
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
imeetsya7.2, 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:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |