Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
1

Из за чего происходит взрыв звезды?

Akoffe [388] 1 неделю назад
3

Чтобы понять, почему происходит взрыв звезды, можете выполнить простенький опыт. Рисуете на стене огромный круг-мишень и начинаете кидать в него шарики. Попадать будете практически всегда, т.к. круг очень большой. Теперь уменьшите размер мишени и попадать будете заметно реже. Наконец сделайте круг очень маленьким, тогда попадать будете совсем редко. С термоядерными реакциями в звездах наблюдается очень похожая картина.

Молекулы водорода очень малы даже по масштабам микромира. Поэтому молекулы сталкиваются друг с другом редко и термоядерная реакция на них идет сравнительно слабо. Зато долго, потому что расход топлива невелик. Но вот водород полностью выгорел и вместо него имеется гелий. А размер молекулы гелия больше, чем у водорода, потому что гелий содержит два протона и два нейтрона. Следовательно, молекулы гелия будут сталкиваться друг с другом чаще и энергии на единицу времени в таких реакциях выделится больше. В итоге растет давление внутри и температура. Из-за роста давления звезда начинает распухать, и пухнет до такого размера, когда сброс энергии излучением с увеличенной поверхности не сравняется с выработкой энергии в ядре. Затем наступает момент, когда гелий в целом тоже исчерпался, и начинаются реакции на еще более тяжелых элементах - бериллии, углероде, кислороде и т.д. С каждой стадией растет скорость выработки энергии в ядре (потому что постоянно растет размер атомов и молекул, участвующих в реакциях), растет температура и давление, и звезда все более распухает. А время жизни каждой последующей стадии постоянно падает, и падает очень резко, чуть ли не на порядок при переходе к каждой последующей стадии. Наконец, когда наступает стадия железа, реакции идут с такой скоростью, что все топливо выгорает в несколько секунд. Энергия уже не успевает сбрасываться наружу даже с распухшей поверхности звезды и давление в ядре достигает сумасшедших значений. Но это в ядре, а ближе к поверхности давление меньше, потому что там реакции шли не так быстро и потому стадия железа в слоях ближе к поверхности еще не наступила.

Гравитация так сжимает вещество звезды, что создаваемое ею давление растет вглубь от поверхности к ядру. И потому всегда имеется такая точка на диаграмме давлений, в которой гравитационное давление, направленное внутрь, сравнивается с термоядерным давлением, направленным наружу. По этой причине взрыв происходит всегда таким образом, что наружу сбрасываются только те слои звезды, которые лежат выше этой точки. А все, что лежит ниже этой точки, остается в центре. И что именно останется в центре, определяется первоначальной массой звезды. Если масса была сравнима с солнечной, останется так называемый белый карлик: крошечная звездочка, которая очень быстро вращается и очень медленно остывает. Термоядерные реакции в ней уже не идут, т.к. все топливо выгорело. При наличии на поверхности источника радиоизлучения мы будем наблюдать пульсар: звезда, которая испускает излучение с этой точки постоянно, но из-за ее вращения испускаемый ею луч будет пересекать орбиту Земли дискретно, несколько десятков или сотен раз в секунду (это с такой скоростью вращается пульсар, примерно как ротор в наших электродвигателях). Если первоначальная масса была больше солнечной, но не намного, останется нейтронная звезда: почти то же самое, что и белый карлик, только вещество из-за огромной силы сжатия перейдет в нейтронную фазу (электроны гравитацией вдавливаются в протоны и возникают нейтроны). Наконец, если первоначальная масса была в несколько раз больше солнечной, остаток никакими внутренними силами удержаться не может и его гравитацией схлопывает в черную дыру.

Вот по этой причине на Земле так много железа: потому что термоядерные реакции оканчиваются на железе. А наличие более тяжелых элементов объясняется теми же самыми реакциями, которые запускают в ускорителях: разгоняют электроны, протоны или легкие ионы и пускают их на мишень, и в результате соударений разгоняемых частиц с атомами мишени возникают тяжелые элементы.

3

Причин для взрыва звезды может быть несколько. Самый частый случай такой. На первом этапе образования звезды очень большая масса, собранная силами тяготения в одном месте, приводит к постепенному сжатию этой массы. При сжатии температура повышается (как при сжатии воздуха в велосипедном насосе - кто накачивал, тот знает). Когда температура достигает миллиардов градусов, начинают идти термоядерные реакции, в основном - превращение водорода в гелий. При этом выделяется много энергии - в виде излучения, и это излучение действует против сжимающих гравитационных сил: звезда спокойно "горит", причем очень долго. Но постепенно реакции синтеза затухают (меньше стало вещества), излучение тоже сокращается и уже не может противостоять гравитации. Происходит "схлопывание" звезды - так называемый гравитационный коллапс. Выделяется огромная энергия, появляется "сверхновая" звезда, которая постепенно превращается в нейтронную звезду. А если исходная масса была очень большая, вместо нейтронной звезды может образоваться черная дыра.

Есть и другой механизм. Сильный разогрев приводит в звезде с определенным составом вещества к новым термоядерным реакциям, например, к слиянию ядер углерода и кислорода с образованием более тяжелых элементов - до железа, никеля и кобальта. Огромное выделение энергии разрывает звезду на куски.

2

Элементы подобные тритию и дейтерию одни из самых легких, вытесняются всегда на периферию массива и поэтому термоядерные реакции происходят в кроне атмосферы звезды, там очень высокие скорости ветра плотности вихревых концентраций, а так-же частота электростатических разрядов. Под атмосферой звезды шарообразный массив более плотных элементов таблицы Менделеева, поверхность этого шара представляет собой сферическое зеркало для излучений элементов внутреннего массива, в том числе нейтронного и это зеркало концентрирует излучение по фокальным плоскостям в фокальный сфероид где за счет высокой концентрации нейтронов высокая концентрация их поглощения ядрами атомов с последующим делением некоторых ядер - практически действующий ядерный реактор в котором коэффициент размножения нейтронов приблизительно равен единице. Когда в звезду попадает квант электромагнитных волн гигантских длин то происходит последовательное расширение и сжатие объемов, что вызывает как всплеск термоядерных реакций в кроне, так и колебание фокального сфероида внутри звезды при котором в реакцию вступает большее количество материи, что может привести к ядерному взрыву звезды.

Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
регистрация
OpenID