Proishozhdenie himicheskih elementov

Sovr. podhod k ob'yasneniyu osn. nablyudaemyh zakonomernostei him. i izotopnogo sostava veshestva Vselennoi sostoit v sleduyushem.

Perdstavlyaetsya naibolee veroyatnym, chto izotopy vseh elementov so znacheniem massovogo chisla obrazuyutsya v zvezdah. Gelii, veroyatno, uzhe soderzhalsya v protozvezdnom veshestve, iz k-rogo formirovalis' pervye zvezdy galaktik, i za ego obrazovanie otvetsvenny reakcii termoyadernogo sinteza na rannih stadiyah rasshireniya goryachei Vselennoi (sm. Kosmologiya). Vpolne udovletvoritel'noe soglasie nablyudaemoi rasprostranennosti geliya so znacheniem, predskazyvaemym v ramkah modeli goryachei Vselennoi, yavl. veskim argumentom v pol'zu takogo predpolozheniya. Etot zhe mehanizm otvetstven, skoree vsego, i za obrazovanie nablyudaemyh kolichestv izotopov H², He³, a takzhe nekotoroi doli Li⁷.

Skorost' obrazovaniya elementov v Galaktike byla v proshlom sushestvenno vyshe, chem na moment formirovaniya Solnechnoi sistemy (4,6 mlrd. let nazad), i osn. obogashenie veshestva Galaktiki elementami A >4 proizoshlo 10-15 mlrd. let nazad (sm. Kosmohronologiya yadernaya). Eto zastavlyaet predpolagat', chto sredi pervyh pokolenii zvezd preobladali massivnye zvezdy, bystro zakanchivavshie svoyu evolyuciyu vybrosom znachitel'noi doli (ili vsego) pererabotannogo v yadernyh reakciyah i obogashennogo tyazhelymi elementami veshestva v mezhzvezdnoe prostranstvo, gde ono vhodilo v sostav ishodnogo materiala dlya formirvoaniya sleduyushih pokolei zvezd.

Problema obrazovaniya legkih elementov - Li, Be i B - reshena poka ne polnost'yu. Eti elementy legko razrushayutsya v termoyadernyh reakciyah, i poetomu ih effektivnoe proizvodstvo vozmozhno tol'ko v neravnovesnyh processah. Schitaetsya, chto oni obrazuyutsya gl. obr. pri vzaimodeistvii chastic galakticheskih kosmicheskih luchei s veshestvom mezhzvezdnogo gaza v reakciyah skalyvaniya (sm. Yadernaya astrofizika). Odnako voznikayushie trudnosti v ob'yasnenii neobychnogo izotopnogo sostava Li i B (rezko vyrazhennoe preobladanie nechetnyh izotopov) ukazyvayut, skoree vsego, na nalichie dopolnitel'nogo effektivnogo istochnika ih obrazovaniya. Naibolee veroyatnym kandidatom na etu rol' yavl. vzryvy sverhnovyh zvezd, t.k. prohozhdenie cherez sbrasyvaemuyu obolochku moshnogo potoka neitrinnogo izlucheniya ot kollapsiruyushego yadra zvezdy, a takzhe sil'noi udarnoi volny privodit k obrazovaniyu zametnyh kolichestv imenno nechetnyh izotopov legkih elementov v veshestve obolochki.

Bol'shinstvo izotopov him. elementov, nachinaya s ugleroda i vplot' do elementov raiona "zheleznogo pika" (Fe, Ni i dr.), obrazuyutsya v usloviyah vysokih temp-r v reakciyah termoyadernogo sinteza, prichem nachal'nym etapom etoi posledovatel'nosti yadernyh prevrashenii sluzhat processy ⁴He + ⁴He + ⁴He ¹²C + i ⁴He + ¹²C ¹⁶O + , privodyashie k effektivnomu uvelicheniyu kolichestva ¹²C i ¹⁶O na gidrostaticheski ravnovesnyh stadiyah evolyucii zvezd. Naibolee blagopriyatnye usloviya dlya obrazovaniya Ne i vseh bolee tyazhelyh elementov etoi gruppy realizuyutsya, po-vidimomu, pri vzryvnom gorenii C, O i Si na zaklyuchitel'nom, neravnovesnom etape evolyucii massivnyh zvezd.

Naibolee rasprostranennye izotopy elementov tyazhelee zheleza sformirovalis', ochevidno, v nedrah massivnyh zvezd v rezul'tate posledovatel'nyh reakcii zahvata neitronov. Ryad harakternyh osobennostei hoda krivoi rasprostranennosti etih tyazhelyh yader ukazyvaet na to, chto process ih postroeniya dolzhen protekat' dostatochno effektivno kak na sravnitel'no prodolzhitel'noi ravnovesnoi stadii evolyucii zvezd v usloviyah malyh intensivnostei potoka neitronov (s-process), tak i v moment vzryva zvezdy pri vysokoi intensivnosti potoka neitronov (r-process).

Obrazovanie redkih (s otnositel'no nizkim soderzhaniemneitronov) izotopov tyazhelyh elementov, k-rye ne mogli sformirovat'sya v processe posledovatel'nogo prisoedineniya neitronov (otkuda i termin oboidennye yadra), vozmozhno tol'ko na poslednei, katastroficheskoi stadiievolyucii massivnyh zvezd libo pod deistviem potoka neitrinnogo izlucheniya ot kollapsiruyushego yadra zvezdy, libo v k.-l. dr. neneravnovesnyh processah.

Perechislennye mehanizmy obrazovaniya kazhdoi iz osn. grupp izotopov him. elementov okazyvayutsya dostatochno effektivnymi pri fiz. usloviyah, k-rye mogut realizovyvat'sya v izvestnyh tipah astrofizich. ob'ektov i pozvolyayut ob'yasnit', po krainei mere v obshih chertah, glavnye zakonomernosti nablyudaemoi rasprostranennosti him. elementov. V etom smysle mozhno govorit' o tom, chto osn. kontury kartiny P.h.e. uzhe namecheny, v to vremya kak postroenie posledovatel'noi i samosoglasovannoi teorii P.h.e. prakticheski tol'ko nachinaetsya i trebuet resheniya eshe mnogih problem kosmologii, teorii stroeniya i evolyucii galaktik i zvezd, fiziki atomnogo yadra i elementarnyh chastic.

Lit.:
Frank-Kameneckii D.A., Yadernaya astrofizika, M., 1967; Teiler R.Dzh., Proishozhdeniehimicheskih elementov, per. s angl., M., 1975; Yadernaya astrofizika, per. s angl., M. (v pechati)

(G.V. Domogackii)