Звездный нуклеосинтез
-
История звездного нуклеосинтеза
- Звездный нуклеосинтез объясняет создание химических элементов в звездах.
- Теория была предложена Фредом Хойлом в 1946 году и усовершенствована в 1954 году.
- В 1957 году статья B2FH стала одной из самых цитируемых работ в астрофизике.
-
Эволюция звезд и нуклеосинтез
- Звезды эволюционируют, сжигая водород, гелий и более тяжелые элементы.
- Нуклеосинтез сверхновой происходит при взрыве массивных звезд.
- Усовершенствованный процесс сжигания топлива обусловлен гравитационным коллапсом.
-
Стимулы к развитию теории
- Открытие различий в содержании элементов во Вселенной.
- Энергия, выделяющаяся в результате реакций ядерного синтеза, обеспечивает долговечность Солнца.
-
Основные реакции и процессы
- Синтез дейтерия, протон-протонная цепочка, цикл углерод-азот-кислород, тройной альфа-процесс, альфа-процесс.
- Сжигание лития, углерода, неона, кислорода, кремния, R-процесс, S-процесс, Rp-процесс, Р-процесс, фоторасщепление.
-
Термоядерный синтез водорода
- Протон-протонная цепная реакция и цикл CNO являются основными процессами синтеза водорода.
- Протон-протонная цепная реакция доминирует в звездах с массой, равной массе Солнца.
- Цикл CNO доминирует в звездах с большей массой.
-
Конвективный перенос энергии
- В звездах с массой более 35% массы Солнца поток энергии к поверхности низок.
- В звездах с большей массой цикл CNO обеспечивает более 20% общей энергии.
- По мере старения звезды область конвекции сжимается.
-
Типы термоядерного синтеза в звездах
- Протон-протонная цепная реакция доминирует при температурах около 4×106 К.
- Цикл CNO становится доминирующим при температурах около 1,7×107 К.
- Солнце имеет температуру ядра около 1,57×107 К.
-
Синтез гелия
- Звезды главной последовательности накапливают гелий, но не инициируют его синтез.
- Термоядерный синтез гелия начинается на кончике ветви красного гиганта.
- Более массивные звезды воспламеняют гелий без вспышки и описывают голубую петлю.
- Голубые петли дают начало переменным цефеидам.
-
Скорость реакции
- Плотность скорости реакции определяется как r = nA nB k, где k — постоянная скорости реакции.
- Полуклассическое поперечное сечение пропорционально mE.
- Квантовое туннелирование приводит к экспоненциальному затуханию при низких энергиях.
- Скорость реакции зависит от температуры и уменьшенной массы.
-
Предельные реакции
- Предельная реакция в цикле CNO имеет S(E0) ~ 3,5 кэВ·в.
- Предельная реакция в протон-протонной цепной реакции имеет S(E0) ~ 4×10-22 кэВ·в.
- Скорости двух реакций равны при температурах ядра звезд главной последовательности.