Astronet > 1.2 Neitronizaciya veshestva i URKA-processy

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Evolyucionnaya astrofizika

<< 1.1 Fotodissociaciya 1.3 Zahvat neitrino i >>

1.2 Neitronizaciya veshestva i URKA-processy

Yadernaya evolyuciya v nedrah zvezd v celom soprovozhdaetsya uvelicheniem otnositel'nogo soderzhaniya neitronov: esli v nachale evolyucii v veshestve, sostoyashem na 75% iz vodoroda i 25% iz geliya, na 6 protonov prihoditsya 1 neitron, to uzhe posle obrazovaniya geliya eto sootnoshenie umen'shaetsya do 1:1. S rostom plotnosti i nachalom vyrozhdeniya elektrony priobretayut iz-za principa Pauli relyativistskie skorosti (uzhe pri $\rho>10^6$ g/sm³). Nachinaya s nekotoroi porogovoi energii elektronov (energii Fermi ${\cal E}_F$ ) stanovyatsya vozmozhnymi processy neitronizacii veshestva:

$\begin{displaymath}He^3+e^-\to H^3+\nu_e, \quad {\cal E}_F=18\,keV\,,\quad \rho>10^6\end{displaymath}$

$\begin{displaymath}He^4+e^-\to H^4+n+\nu_e. \quad {\cal E}_F=20\,MeV\,,\quad \rho> 10^{11}\end{displaymath}$

$\begin{displaymath}Fe^{56}+e^-\to Mn^{56}+\nu_e, \quad {\cal E}_F=4\,MeV\,,\quad \rho>10^{11}\end{displaymath}$

Zametim, chto $\beta$ -raspad obrazuyushihsya radioaktivnyh yader zapreshen principom Pauli, t.k. elektrony vyrozhdeny i vse vozmozhnye energeticheskie sostoyaniya zanyaty.

Srednyaya energiya obrazuyushihsya pri elektronnom zahvate neitrino poryadka energii zahvachivaemogo elektrona

$\begin{displaymath} \langle E_\nu\rangle \sim \langle E_{e^-}\rangle\sim {\cal E}_F\approx 51.6 (Y_e \rho_{12})^{1/3} \hbox{MeV} \end{displaymath}$

(2)

gde Y_e=n_e/n_b - chislo elektronov na barion (0.42 na nachalo goreniya kremniya), $\rho_{12}=\rho/(10^{12}$ g/sm³) - plotnost'.

Pri neitronizacii uprugost' vyrozhdennogo veshestva umen'shaetsya, tak kak umen'shaetsya koncentraciya elektronov pri sohranenii plotnosti barionov (leptonnyi parametr Y_e) (t.e. opyat' proishodit fazovyi perehod 1-go roda), i effektivnyi pokazatel' adiabaty veshestva $\Gamma=d\log P/d\log \rho$ umen'shaetsya s 5/3 do 4/3. A iz teoremy viriala (ili usloviya gidrostaticheskogo ravnovesiya zvezdy) izvestno, chto pri takom pokazatele narushaetsya mehanicheskaya ustoichivost' zvezdy. Poetomu neitronizaciya veshestva yavlyaetsya odnim iz osnovnyh fizicheskih processov, podderzhivayushih kollaps yader massivnyh zvezd na pozdnih stadiyah evolyucii.

Dopolnitel'naya prichina poteri gidrostaticheskoi ustoichivosti zvezdy - effekty obshei teorii otnositel'nosti: v OTO davlenie veshestva daet vklad v silu prityazheniya (obrazno govorya, davlenie ``vesit''), poetomu pri bol'shih plotnostyah i davleniyah vyrozhdennogo gaza effekty OTO privodyat k uvelicheniyu sily, stremyasheisya szhat' zvezdnoe veshestvo.

Pri neitronizacii veshestva zvezda ochen' bystro teryaet ustoichivost': poterya uprugosti privodit k szhatiyu i nagrevu, no otricatel'naya teploemkost' obychnyh zvezd zdes' perestaet srabatyvat', tak kak davlenie gaza, protivodeistvuyushee szhatiyu, pochti ne zavisit ot temperatury. Bol'shaya chast' energii ot gravitacionnogo szhatiya unositsya neitrino, obrazuyushimisya pri neitronizacii, i dazhe esli rost temperatury pri kollapse snimaet vyrozhdenie elektronnogo gaza, energiya prodolzhaet unosit'sya antineitrino v hode processov beta-raspadov peregruzhennyh neitronami yader. Neobratimye poteri energii pri pryamyh i obratnyh beta-raspadah poluchili nazvanie URKA-processov (vpervye rassmotreny Gamovym i Shenbergom). Ob'emnye poteri energii pri URKA-processah sil'no zavisyat ot temperatury i sostavlyayut

$\begin{displaymath} Q_{\hbox{urca}}\approx 8\times 10^{11}\rho(T/10^9\hbox{K})^6 \hbox{erg/sm$^3$/s} \end{displaymath}$

(Pinaev) a s uchetom reakcii, idushih cherez obmen neitral'nym Z-bozonom $e^-\to Z^0\to e^-+\nu_e+\tilde\nu_e$ i $e^++e^-\to \nu_e+\tilde\nu_e$

$\begin{displaymath} Q_{\hbox{urca}}\sim 4\times 10^{15}\rho (T/10^9)^9\,\hbox{erg/sm}^3\hbox{s}^{-1}. \end{displaymath}$

Takim obrazom, na zaklyuchitel'nyh stadiyah evolyucii neitrinnaya svetimost' zvezd (sostavlyayushaya na glavnoi posledovatel'nosti neskol'ko procentov ot fotonnoi svetimosti) znachitel'no vozrastaet i stanovitsya preobladayushei.

<< 1.1 Fotodissociaciya 1.3 Zahvat neitrino i >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: astrofizika - Evolyuciya zvezd - kvazary - Kosmologiya Publikacii so slovami: astrofizika - Evolyuciya zvezd - kvazary - Kosmologiya
Sm. takzhe: Pererabotka veshestva v Kassiopee A Kvazar v rannei Vselennoi Razlozhenie dalekogo sveta Formirovanie galaktik v magnitnoi Vselennoi NGC 7789: Roza Karoliny Chetyre izobrazheniya kvazara vokrug galaktiki-linzy "Effekty" Zel'dovicha, zapechatlennye na nashem nebe Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [4]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce