Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Как зарождаются звезды

Как зарождаются звезды
Представим себе гигантское облако атомов водорода, плавающее в космосе. Оно огромно и по размерам, и по массе.


Если соединить все эти атомы водорода в одно целое, получится чрезвычайно массивный объект. Собственная гравитация этого облака вынуждает составляющие его атомы взаимно притягиваться. Обычно мы не учитываем притяжение на уровне атомов, однако гравитация слегка влияет и на них, заставляя медленно сближаться.

Со временем облако конденсируется, поскольку атомы постепенно смещаются к общему центру масс, собираясь в единый объект. Облако становится все плотнее и плотнее. Атомы водорода в нем начинают сталкиваться друг с другом и взаимодействовать между собой, теряя при этом энергию. Это приводит к еще большему уплотнению облака. Общая масса водородных атомов в облаке очень велика.

Плотность и давление повышаются, что приводит к росту температуры, и водород в облаке продолжает конденсироваться до тех пор, пока не произойдет нечто занимательное. В центре облака вещество достигнет большой плотности, а вокруг этого участка разместятся остальные атомы водорода. Гравитация создает очень большое давление, направленное внутрь облака, поэтому все частицы в нем стремятся к общему центру масс. Температура там достигает 10 млн. градусов.

И в этот момент происходит нечто своеобразное. Чтобы определить суть происходящего, давайте вспомним, как выглядит атом водорода, и, более того, сосредоточимся на строении его ядра. Ядро атома водорода представляет собой протон. Вокруг него по электронной орбитали движется единственный электрон.



Из закона Кулона и сведений об электромагнитных силах нам известно, что два положительно заряженных ядра не могут располагаться рядом друг с другом. Однако нам также известно, что существуют четыре различных взаимодействия, и если ядра атомов достаточно сблизятся, например, под действием огромных температур или давлений, то эти два протона, из которых состоят ядра, внезапно захватит очень большая сила. Она гораздо сильнее кулоновского взаимодействия, и под ее влиянием оба водородных атома действительно могут слиться вместе и стать единым целым. Именно это и происходит при достаточно высоких значениях температуры и плотности газа.

Допустим, давление и температура повысились достаточно для преодоления кулоновского взаимодействия. В результате протоны сблизятся настолько, что «вспыхнет» реакция их синтеза. Произойдет «зажигание» синтеза. Однако здесь надо быть осторожнее в выражениях. Это не вспышка и не «зажигание» в буквальном смысле. Этот процесс не похож на химическое горение углерода в присутствии кислорода - происходит не воспламенение протонов, а их слияние, синтез. Мы говорим «вспыхивает ядерная реакция», потому что новое ядро, образованное слиянием двух протонов, то есть двух ядер атомов водорода, имеет чуть меньшую массу, чем исходные ядра вместе.

Таким образом, на первой стадии процесса есть два протона под большим давлением (иначе слиянию помешают кулоновские силы), достаточным для сближения на расстояние, где они будут захвачены сильным взаимодействием. Один из протонов превращается в нейтрон, и результирующая масса соединившихся частиц будет меньше, чем масса первоначальных протонов. Совсем на чуть-чуть, однако этот малый дефект массы переходит в большое количество дополнительной энергии, выделяемой в реакции «горения» водорода. Выделяющаяся энергия также обеспечивает направленное наружу небольшое давление, которое компенсирует сжатие вещества.

Итак, при достаточно большом давлении происходит слияние атомов водорода. При этом выделяется энергия, которая обеспечивает направленное наружу давление, противодействующее сжатию. Теперь это звезда, в центре которой «горит» термоядерная реакция. Весь остальной водород в облаке под действием тяготения продолжает стремиться к центру, создавая давление для поддержания реакции.

Во что же превращаются атомы водорода после слияния? Рассмотрим наиболее типичную разновидность звездного нуклеосинтеза. На первом этапе реакции (речь идет о самом простом типе нуклеосинтеза) водород превращается в дейтерий, иначе называемый тяжелым водородом. Это по-прежнему водород, однако его ядро состоит из 1 протона и 1 нейтрона. Но это еще не гелий, поскольку в гелии должно быть два протона. Затем дейтерий снова вступает в реакцию синтеза, в итоге которой получается гелий.



Все эти вещества можно увидеть в таблице Менделеева. Как вы знаете, водород в атомарном состоянии имеет атомный номер 1 и массу, равную 1. В его ядре только один нуклон. Но после синтеза водород превращается в водород-2, или дейтерий.

В конечном счете, если не вдаваться в детали описания реакции, дейтерий превращается в гелий-4. В процессе синтеза гелия выделяется очень много энергии, поскольку его атомная масса немного меньше, нежели масса четырех исходных атомов водорода, вступивших в синтез.

Энергия, выделяющаяся при слиянии атомов (условием которого являются высокие давление и температура), предохраняет звезды от сжатия. Пока звезда находится в этом состоянии, и в ее центральных областях, где давление и температура максимальны, идет самоподдерживающаяся термоядерная реакция превращения водорода в гелий, - говорят, что эта звезда принадлежит главной последовательности. На ней сейчас находится и наше Солнце.

Что произойдет, если у будущей звезды недостаточно массы для попадания на эту последовательность? Действительно, есть объекты, которым никогда не преодолеть энергетический барьер для прохождения всех стадий синтеза гелия из водорода. Некоторые из них за счет синтеза выделяют энергии меньше, чем нужно для остановки гравитационного сжатия, поэтому они излучают тепла больше, чем производят, и постепенно остывают.

В объектах еще меньшей массы давление и температура высоки, но недостаточны для зажигания термоядерных реакций, и в их центральных областях даже не начинается слияние атомов водорода. Примером этого типа объектов может служить Юпитер, который состоит из водорода и мог бы стать звездой, будь его масса в несколько раз больше.

Таким образом, масса объекта должна превысить некоторую величину, вследствие чего давление и температура внутри него станут достаточно велики для начала слияния атомов водорода. И чем меньше масса объекта превышает пороговую величину, тем медленнее в нем будет идти термоядерный синтез. Но в массивной звезде слияние атомов будет происходить очень быстро.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
2
Blue Origin возродит исторический испытательный стенд Saturn V

Blue Origin возродит исторический испытательный стенд Saturn V

Компания Blue Origin планирует отремонтировать и эксплуатировать знаменитый испытательный стенд, который использовался для разработки ракет Saturn V.

Часть истории космической эры получит новую жизнь. В соответствии с соглашением с НАСА, частная космическая компания возобновит работу и модернизирует испытательный стенд 4670 в Центре космических полетов НАСА им. Маршалла в Хантсвилле, Алабама, для испытаний ракетных двигателей компании. Находясь в бездействии с 1998 года, испытательный стенд 4670 высотой 91 метр был построен в 1965 году для под...
22.04.19 18:02
0
0
Электрический самолет-амфибия поднялся в воздух

Электрический самолет-амфибия поднялся в воздух

Опытный образец электрического самолета-амфибия P2 Xcursion компании Equator Aircraft впервые полностью поднялся в воздух.

Normal 0 false false false RU X-NONE X-NONE ...
22.04.19 17:47
0
1
Взрыв Crew Dragon может задержать первый пилотируемый полет

Взрыв Crew Dragon может задержать первый пилотируемый полет

В субботу во Флориде произошел серьезный инцидент с капсулой SpaceX, предназначенной для доставки американских астронавтов в космос в конце этого года.

«Сегодня SpaceX провела серию испытаний двигателей Crew Dragon на нашем испытательном стенде в зоне приземления 1 на мысе Канаверал, Флорида», - говорится во вчерашнем заявлении представителя SpaceX. «Первоначальные испытания были успешно завершены, но последнее испытание привело к аномалии на испытательном стенде». Фотографии наблюдателей за мысом Канаверал показывают большое количество дыма с и...
22.04.19 16:49
0
1
Японцы создали новые солнечные паруса

Японцы создали новые солнечные паруса

Солнечные батареи стали привычным явлением, их можно увидеть как в больших, так и в маленьких городах.

Более того, многие страны мира строят целые электростанции, собирая солнечные панели вместе. Как оказалось, выработанная таким образом, энергия не только экологична, но и стоит в несколько раз дешевле традиционных методов добычи электричества.Исследования показывают, что солнечное электричество примерно на 10% дешевле энергии, полученной АЭС. Особенно в вопросе использования солнечных батарей, про...
22.04.19 08:57
0
2
Blue Origin возродит исторический испытательный стенд Saturn V

Blue Origin возродит исторический испытательный стенд Saturn V

Компания Blue Origin планирует отремонтировать и эксплуатировать знаменитый испытательный стенд, который использовался для разработки ракет Saturn V.

Часть истории космической эры получит новую жизнь. В соответствии с соглашением с НАСА, частная космическая компания возобновит работу и модернизирует испытательный стенд 4670 в Центре космических полетов НАСА им. Маршалла в Хантсвилле, Алабама, для испытаний ракетных двигателей компании. Находясь в бездействии с 1998 года, испытательный стенд 4670 высотой 91 метр был построен в 1965 году для под...
22.04.19 18:02
0
1
Взрыв Crew Dragon может задержать первый пилотируемый полет

Взрыв Crew Dragon может задержать первый пилотируемый полет

В субботу во Флориде произошел серьезный инцидент с капсулой SpaceX, предназначенной для доставки американских астронавтов в космос в конце этого года.

«Сегодня SpaceX провела серию испытаний двигателей Crew Dragon на нашем испытательном стенде в зоне приземления 1 на мысе Канаверал, Флорида», - говорится во вчерашнем заявлении представителя SpaceX. «Первоначальные испытания были успешно завершены, но последнее испытание привело к аномалии на испытательном стенде». Фотографии наблюдателей за мысом Канаверал показывают большое количество дыма с и...
22.04.19 16:49
0
4
Ученые хотят понять, как питаются черные дыры

Ученые хотят понять, как питаются черные дыры

Мы видели первый крупный план черной дыры. Теперь обещают показать слабые пучки материи вокруг них.

Международная команда, показавшая первую в истории фотографию тени черной дыры, уже планирует создать более детальное изображение. Оно поможет раскрыть новые подробности о материи и магнитных полях вокруг сверхмассивного удаленного объекта в центре галактики Messier 87 (M87). Более подробные изображения вместе с фильмами о черной дыре, которые уже разрабатываются, могут помочь объяснить, как черн...
20.04.19 20:28
0
4
5 планет обнаружены после 20 лет наблюдения

5 планет обнаружены после 20 лет наблюдения

Более 4000 экзопланет были обнаружены с 1995 года, но подавляющее большинство из них вращается вокруг своих звезд с относительно короткими периодами вращения.

Чтобы подтвердить присутствие планеты, необходимо подождать, пока она не совершит один или несколько оборотов вокруг своей звезды. Это может занять от нескольких дней для ближайшей к звезде до десятилетий для самой дальней планеты. Например, Юпитеру требуется 11 лет, чтобы обойти Солнце. Только телескоп, предназначенный для поиска экзопланет, может проводить такие измерения в течение настолько дли...
19.04.19 18:17
0