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
В скоплении Hodge 6 обнаружены множественные звездные популяции

В скоплении Hodge 6 обнаружены множественные звездные популяции

Используя Very Large Telescope (VLT), астрономы обнаружили в кластере Hodge 6 множество звездных популяций. Эта находка может дать важные подсказки о формировании и эволюции Hodge 6 и звездных скоплений в целом.

Наблюдения показывают, что почти во всех шаровых скоплениях наблюдаются разные количества легких элементов, таких как гелий (He), кислород (O), азот (N), углерод (C) и кальций (Сa). Это указывает на самообогащение шаровых скоплений и предполагает, что звездные скопления состоят как минимум из двух звездных популяций. Недавние исследования показали, что за пределами шаровых скоплений присутствуют ...
18.02.19 19:09
0
2
Энергетические частицы бомбардируют экзопланеты

Энергетические частицы бомбардируют экзопланеты

TRAPPIST-1 представляет собой систему из семи миров размером с Землю, вращающихся вокруг ультрахолодной карликовой звезды на расстоянии около 120 световых лет.

Считается, что возраст звезды и ее планет составляет от 5 до 10 миллиардов лет, что в 2 раза больше, чем нашей Солнечной системе. Для ученых, которые ищут доказательства жизни на других планетах, преклонный возраст дает возможность работать с большим временем развития химии и эволюции, чем Земля. С другой стороны, все планеты находятся близко к звезде и поглотили бы излучение высокой энергии в мил...
18.02.19 16:08
0
2
Технология MIT позволит опреснительным установкам использовать собственные отходы

Технология MIT позволит опреснительным установкам использовать собственные отходы

При удалении соли из морской воды на опреснительных установках, побочным продуктом является большое количество высококонцентрированного соленого рассола.

Обычно его просто сбрасывают обратно в море, что может навредить окружающей среде. Но благодаря новому процессу очистки этот рассол может использоваться для опреснения воды. Исследовательская группа Массачусетского технологического института разработала и запатентовала систему, которая включает в себя хорошо известные и стандартные химические процессы. К ним относятся процесс нанофильтрации для п...
17.02.19 19:11
0
2
ВМФ США заказал у Boeing очень большую беспилотную подводную лодку Orca

ВМФ США заказал у Boeing очень большую беспилотную подводную лодку Orca

Беспилотный автономный подводный аппарат Orca сможет пересекать целые океаны и выполнять различные миссии, от охоты на мины до потопления подводных лодок.

Военно-морской флот США заключил контракт с Boeing на 4 сверхбольших беспилотных подводных аппарата. Иначе говоря, заказал 4 гигантских дрона.Беспилотные подводные лодки Orca смогут выполнять различные миссии: от разведки до затопления кораблей на очень больших расстояниях. Такие корабли-дроны как Орка приведут к революции войны в море, предоставляя недорогие, одноразовые системы вооружения, котор...
16.02.19 23:01
2
2
В скоплении Hodge 6 обнаружены множественные звездные популяции

В скоплении Hodge 6 обнаружены множественные звездные популяции

Используя Very Large Telescope (VLT), астрономы обнаружили в кластере Hodge 6 множество звездных популяций. Эта находка может дать важные подсказки о формировании и эволюции Hodge 6 и звездных скоплений в целом.

Наблюдения показывают, что почти во всех шаровых скоплениях наблюдаются разные количества легких элементов, таких как гелий (He), кислород (O), азот (N), углерод (C) и кальций (Сa). Это указывает на самообогащение шаровых скоплений и предполагает, что звездные скопления состоят как минимум из двух звездных популяций. Недавние исследования показали, что за пределами шаровых скоплений присутствуют ...
18.02.19 19:09
0
2
Энергетические частицы бомбардируют экзопланеты

Энергетические частицы бомбардируют экзопланеты

TRAPPIST-1 представляет собой систему из семи миров размером с Землю, вращающихся вокруг ультрахолодной карликовой звезды на расстоянии около 120 световых лет.

Считается, что возраст звезды и ее планет составляет от 5 до 10 миллиардов лет, что в 2 раза больше, чем нашей Солнечной системе. Для ученых, которые ищут доказательства жизни на других планетах, преклонный возраст дает возможность работать с большим временем развития химии и эволюции, чем Земля. С другой стороны, все планеты находятся близко к звезде и поглотили бы излучение высокой энергии в мил...
18.02.19 16:08
0
5
Тест гарпуна спутника RemoveDEBRIS прошел успешно

Тест гарпуна спутника RemoveDEBRIS прошел успешно

RemoveDEBRIS оказывается жизнеспособным вариантом для сбора космического мусора.

ЕКА считает, что космический мусор становится все более серьезной проблемой. В космосе находится более 750 000 осколков размером более одного сантиметра. Учитывая, что коммерческие проекты хотят увеличить количество полетов за пределы планеты, есть вероятность, что их количество увеличится за следующие несколько лет.Система RemoveDEBRIS, созданная в университете Суррея в Англии, с прошлого года те...
16.02.19 21:05
0
5
Обнаружен звездный поток в окрестностях Солнца

Обнаружен звездный поток в окрестностях Солнца

Исследователи из Венского университета обнаружили звездный поток, охватывающий большую часть южного неба.

Поток находится относительно близко и содержит как минимум 4000 звезд, которые движутся вместе с момента их образования около 1 миллиарда лет назад. Из-за своей близости к Земле этот поток является идеальным местом, на котором можно проверить разрушение кластеров, измерить гравитационное поле Млечного Пути и узнать о популяциях экзопланет для предстоящих миссий по поиску планет. Для поиска авторы ...
15.02.19 22:58
0