Эволюция звезд

Ядерные реакции в природе. Изучение закономерностей ядерных реакций и радиоактивного распада позволяет ставить вопрос о создании теории происхождения химических элементов и их распространенности в природе. Как показывают современные данные ядерной физики и астрофизики, синтез и превращение элементов происходят на всех стадиях эволюции звезд как закономерный процесс их развития. [c.48]

Значение водорода в химии Космоса исключительно велико. Водород — наиболее распространенное вещество Вселенной. Солнце на 75% состоит из водорода, огромные количества молекулярного и атомного водорода рассеяны в космическом пространстве и сосредоточены в звездах. Уже одно это обстоятельство заставляет думать о роли простейших атомов в эволюции звезд. Открытие гелия и неизменное соседство этих двух элементов в космических телах (24% массы Солнца составляет гелий и 1% приходится на остальные элементы) казалось загадочным до тех пор, пока ядерные реакции не стали объектом тщательных исследований. Пред- [c.149]

Происхождение химических элементов. В настоящее время общепризнано, что в звездах на всех стадиях их развития осуществляются разнообразные ядерные реакции. Эволюция звезд обусловлена двумя противодействующими факторами гравитационным сжатием, приводящим к сокращению объема звезды, и ядерными реакциями, сопровождающимися выделением огромного количества энергии. [c.425]

Следующая стадия эволюции звезды — стадия а-процесса — становится возможной, когда уплотнение звезды и разогревание ее до 10 К создают условия для расщепления легких элементов с образованием а-частиц. а-Частицы, взаимодействуя с, о е, приводят к [c.426]

Рис. 183. Этапы эволюции звезды

Изотопный состав наиболее распространенных элементов материала Луны и метеоритов аналогичен изотопному составу элементов на Земле. Это указывает на то, что элементы в земной коре и метеоритах происходят из одного и того же космического вещества. Кроме того, это свидетельствует об однотипном характере ядерных реакций, приводящих к синтезу элементов Земли и метеоритов, об одинаковом возрасте этих образований. Изотопный состав атмосферы звезд изучен еще недостаточно. Однако уже можно сказать, что распространенность элементов и их изотопов в веществе звезд отличается от земного распределения. Объяснение этого факта базируется на представлении об эволюции звезд и связи их состава с преобладающими ядерными реакциями, осуществляющимися на звездах. [c.432]

Иными словами, в 1 м воздуха содержится 9,3 л Аг, 16 мл Ne, 5 мл Не, 1 мл Кг, 0,08 мл Хе и лишь 1—2 атома Rn в 1 см . Гелий, являющийся продуктом радиоактивного распада, встречается в некоторых природных газах, в водах минеральных источников, а также в окклюдированном виде в минерале клевеите. Все эти элементы (кроме аргона) принадлежат к редким. Это обстоятельство, а также их исключительная инертность послужили причиной их сравнительно позднего открытия. В космосе гелий наряду с водородом является наиболее распространенным элементом (76 масс, долей, % Н и 23 масс, доли, % Не от общей массы вещества во Вселенной). Источником космического гелия являются термоядерные реакции, протекающие на определенной стадии эволюции звезд. Не случайно поэтому гелий впервые был открыт (1868) методом спектрального анализа на Солнце. На Земле он был обнаружен спустя почти 30 лет. [c.484]

Работы в области строения и эволюции звезд [c.779]

На основании рассмотренного материала можно сделать вывод, что вещество во Вселенной находится в основном в трех видах — в виде плазмы, состоящей из ионизированных атомов с различной плотностью и температурой (звезды с их оболочками, оболочки планет, газовые туманности, космические лучи), в виде разнообразных химических соединений при сравнительно низкой температуре (планеты, астероиды, метеориты, кометы, пылевые туманности) и, наконец, в виде сверхплотного вещества (белые карлики, нейтронные звезды, ядра планет). Ниже мы покажем, что состояние вещества, так же как и его химический состав, тесно связано с процессом эволюции звезд, планет и других космических тел во Вселенной. [c.83]

Под действием гравитационного сжатия вещество будущей звезды начинает разогреваться. Сжатие происходит до того момента, когда температура вещества будет достаточно высокой для начала ядерных реакций. С этого момента начинает свое существование новая звезда. Дальнейшая эволюция звезды определяется в основном различными ядерными реакциями, которые мы опишем ниже. [c.102]

Новые звезды в основном состоят из ионизованных атомов водорода, т. е. из водородной плазмы. Поэтому, естественно, что на первых стадиях эволюции звезды протекают реакции с участием ядер водорода. Теоретические расчеты и сравнения с ядерными реакциями, полученными в лабораторных условиях, позволили установить, что для большинства звезд главкой последовательности и плоской составляющей нашей Галактики основные ядерные реакции приводят к синтезу гелия из ядер водорода. [c.102]

Интересна дальнейшая судьба таких звезд. Детальные расчеты с применением электронных вычислительных машин показали весьма интересные результаты. Оказалось, что в ходе дальнейшей эволюции звезды ее ядро должно сжиматься, уплотняться, а оболочка расширяться. Таким образом радиус звезды [c.115]

Таковы в самых общих чертах основные положения современной теории синтеза химических элементов, которая, безусловно, находится на правильном пути. Она исходит из положений, что химические элементы образуются на всех стадиях эволюции звезд в разнообразных ядерных процессах термоядерных реакциях синтеза гелия из ядер водорода в их различных вариантах, реакциях присоединения ядер гелия, слияния ядер углерода, медленных и быстрых процессах присоединения нейтронов и, наконец, быстрых равновесных процессах. Каждому состоянию звезды соответствуют определенные ядерные процессы синтеза элементов, и, наоборот, когда заканчивается стадия того или иного ядерного процесса, звезда переходит в качественно новое состояние. Таким образом, эволюция звезды и синтез элементов — два взаимосвязанных и взаимообусловленных процесса. [c.140]

Эволюция звезд и синтез элементов. Элементы неизменны — это положение сыграло важную роль в развитии современной химии. Когда речь идет о масштабах привычных явлений, происходящих в естественных условиях на Земле, и об энергетических изменениях, которые могут быть реализованы с применением традиционной техники, то можно утверждать, что атомы остаются неизменными если же говорить о температурах, значительно превышающих обычную (более 10 К), то изменения затрагивают также и ядра атомов, а следовательно, изменяются и элементы. Взаимное превращение ядер было обнаружено в конце XIX в. и получило название естественной радиоактивности. В наше время применение ядерных реакторов, циклотронов и других ускорителей электрически заряженных частиц также сопровождается превращением атомных ядер, хотя и в небольшом масштабе. Необычайно яркий свет, испускаемый регулярными звездами, обусловлен взаимодействием атомов активность звезд также неразрывно связана с ядерными реакциями. [c.18]

Эволюция звезд [14, 17, 18]. Из экспериментальных данных, так же Жак и из теоретических соображений, следует, что скорость выгорания водорода в звездах главной последовательности в большой степени зависит от размеров последних. Запас водорода на Солнце достаточен для того, чтобы наблюдаемая в настоящее время мощность излучения сохранялась в течение нескольких миллиардов лет (а как известно, Солнце уже существует несколько миллиардов лет). Однако самые большие звезды начала главной последовательности расходуют водород со скоростью, которая истощила бы их запасы в течение 10 лет. Отсюда с очевидностью следует, что звезды, находящиеся в нашей Галактике (и других), должны иметь различный возраст и что энерговыделение звезд за счет превращения водорода не может продолжаться бесконечно. [c.507]

Синтез тяжелых атомных ядер в звездах. По-видимому, нельзя полностью игнорировать процессы образования элементов, происходящие при быстром расширении дозвездного вещества. Однако в настоящее время наиболее распространенным является представление о том, что процессы синтеза атомных ядер происходят в глубинах звезд, и эти процессы могут объяснить большинство имеющихся данных о распространенности изотопов и эволюции звезд. Вопросы о том, конечна или бесконечна вселенная в пространстве и происходит ли непрерывное образование материи, как постулируют некоторые астрофизики, непосредственно мало относятся к теме этой книги, хотя и являются чрезвычайно интересными. [c.511]

Детальное обсуждение соотношений между различными типами звезд, этапов их эволюции и реакций, которые протекают в них, невозможно провести в рамках этой главы. Однако небезынтересно в самых общих чертах проследить эволюцию звезд несколько дальше того момента, на котором мы остановились, и представить, как возникло существующее распределение относительных количеств изотопов в солнечной системе. [c.511]

Химический характер спектров дает нам понятие только о небольшой части вещества звезды (а именно, о той части, которая в данных условиях светится), благодаря высокой температуре или благодаря особому электромагнитному состоянию (ионизация). Оба эти обстоятельства зависят от температуры. Поэтому как характеристика целой звезды эта спектральная классификация и вошла в жизнь. Существуют попытки на основании этой классификации дать эволюцию звезд существовали многочисленные научные теории, которые принимались как научные утверждения. Мне кажется, здесь была велика роль индийского астронома и физика Саха [22]. Он указал на значение ионизации. [c.18]

Еще один вид небесных объектов был предсказан также на основе физической теории в 1932 году выдающимся советским физиком Л. Ландау. Известно, что светимость звезды обусловлена выделением энергии за счет ядерных реакций в ее недрах, а устойчивое равновесие звезды обязано равенству сил давления горячего газа и излучения, распирающих звезду изнутри, и сил гравитации, стремящихся сжать ее снаружи. Но в конце эволюции звезды источники ядерной энергии иссякают и ничто уже не может предотвратить катастрофического сжатия. Звезда сжимается все быстрее и быстрее. Если масса звезды в несколько раз больше солнечной массы, то при радиусе в десять-пятнадцать километров она становится невидимой и превращается в так называемую черную дыру . Поле тяготения ее становится столь сильным, что не только частицы, но и свет не могут выйти наружу. [c.125]

Звезды раннего типа. Очень горячие звезды спектральных типов W, О, В и А. Термины ранний и поздний возникли тогда, когда предполагалось, что вновь образующиеся звезды бывают горячими и что эволюция звезд состоит в их постепенном охлаждении. [c.189]

Эволюция звезд. Зарождение звезды происходит в результате возникновения гравитационной нестабильности в газе, заполняющем межзвездное пространство. При гравитационном коллапсе выделяется энергия, вследствие чего как температура, так и плотность газа возрастают. С увеличением температуры и плотности давление во внутренней области также растет, что приводит к прекращению нестабильного сжатия. Растущая температура достигает точки, при которой начинаются термоядерные реакции. Это происходит в центральных областях молодой звезды, а энергия, выделяющаяся при реакциях, частично излучается с поверхности. [c.39]

Ранняя фаза сжатия вызывает быстрое увеличение яркости звезды при относительно постоянной температуре поверхности. На следующем этапе сжатие продолжается, но с меньшей скоростью при этом растут температура на поверхности и светимость. Все это время водород в центре звезды расходуется в ядерных реакциях, и медленное сжатие ядра продолжается. Образование тяжелых нуклидов из более легких во внутренних областях звезды само по себе вызывает уменьшение давления, но это компенсируется гравитационным сжатием, которое поддерживается на равновесном уровне сопутствующим подъемом температуры. Дальнейшее повышение температуры вызывает расширение внешних слоев звезды, вследствие чего сквозь относительно большие области поверхности возможно возрастание общего излучения энергии. Процессы такого типа определяют дальнейшую эволюцию звезд. Ядро звезды — место, где преобладают ядерные реакции. Последовательная смена реакций происходит вследствие подъема температуры под действием гравитационного сжатия и возможного поступления вещества нз внешних слоев. [c.39]

Равновесный процесс (е-процесс). Условия, превалирующие на последней стадии эволюции звезды, характеризуются высокой температурой и плотностью, способствующей раз- [c.44]

Таким образом, современная теория происхождения химических элементов исходит из предположения о том, что они синтезируются в разнообразных ядерных процессах на всех стадиях эволюции звезд. Каждому состоянию звезды, ее возрасту соответствуют определенные ядерные процессы синтеза элементов и отвечающий им химический состав. Чем моложе звезда, тем больше в ней легких элементов. Самые тяжелые элементы синтезируются только в процессе взрыва — умирания звезды . В звездных трупах и других космических телах меньшей массы и температуры продолжают идти реакции преобразования вещества. В этих услоЕ иях происходят уже ядерные реакции распада и разнообразные процессы дифференциации и миграции. Когда заканчивается определенный этап [c.429]

В настоящее время еще окончательно не решен вопрос об источнике нейтронов для процесса быстрого захвата. В принципе, по-видимому, может быть несколько таких источников. Это обусловлено тем, что существует множество путей эволюции звезд, которые зависят от их массы, строения и характера ядерных реакций, скорости перемешивания и выброса вещества звезды. Мы только описали один из вариантов нуте звездной эволюции. В различных ее вариантах могут появиться и другие источники нейтронов. Однако основной путь синтеза химических элементов, вероятно, остается при раапичных вариантах звездной эволюции одинаковым. В общем виде он может быть изображен следующим образом Н - Не-> С, 1 е, Отяжелые элементы. [c.139]

Успехи современной астрофизики определенно указывают, что эволюция звезд органически связана с атомно-ядерными превращениями в их недрах. На ранних этапах развития Вселенной основным строительным. материалом для образования атомов химических элементов был водород, и поныне господствующий в звездном мире и рассеянном межзвездном веществе. Естественный синтез химических элементов в истории Вселенной заключался в образовании сначала легких, потом средних и в заключение самых тяжелых трансурановых элементов путем различного типа ядерных реакций в недрах массивных звезд. Современная распространенность элементов и их изотопов явилась результатом наложения ряда ядерных реакций, а не единого одноактного процесса. Современная теория происхождения химических элементов разработана в основном английскими астрофизиками Дж. Бэрбидж, М. Бэрбидж, Ф. Хойлем и В. Фаулером. Синтез наиболее тяжелых элементов, включая трансурановые, произошел накануне формирования Солнечной системы [11]. Сравнение распространенности элементов в метеоритах, на Солнце и в космических лучах представлено в табл. 36 на основании обширной сводки, сделанной в 1975 г. В. Тримбл. [c.77]

В неживой природе ситуация иная. Число различных атомов, считая изотопы, составляет около 5000. Сегодня известно окола 10 элементарных частиц. Число различных атомов и простых молекул, наблюдаемых в космосе, также имеет порядок сотен, и при исследовании эволюции звезд не приходится оперировать большим числом элементарных сущностей. Число различных [c.14]

Проблемы спокойной эволюции звезд мастерски изложены в монографии Физические процессы внутри звезд . Д.А. Франк-Каменецкий также решил задачу о том, как при взрьше звезды ударная волна усиливается во внешних слоях. Это явление существенно связано с законами изменения блеска сверхновых звезд, а также, может быть, с процессом первичного ускорения космических лучей. Одним из первых Давид Альбертович понял, как об этом свидетельствуют работы об эпиплазме , роль, которую играет в астрофизике и, в частности, в космологии процесс рождения пар частица—античастица в экстремальных условиях. [c.497]

Хим. состав космич. в-ва формируется в основном в равновесных и неравновесных ядерных процессах, в недрах звезд, при взрывах сверхновых. Он характеризуется резким преобладанием легких элементов, и.-ютопов с массовыми числами, кратными 4, повышенной распространенностью четно-четных (по числу протонов и нейтронов) изотопов относительно нечетно-нечетных. На разных этапах эволюции звезды имеют неодинаковый состав. В диффузной материи и излучениях, насыщающих межзвездное пространство, также преобладают ядра легких элементов в холодных межзвездных облаках надежно установлен ряд простых и сложных (до 7 атомов) соединений, а т. ч. органических (НзО, ОН , СО, СН4, ННз, формальдегид и др.), а также своб. радикалы присутствуют тв. фазы (кварц, графит, силикаты). [c.279]

МИКИ, построенной на скоростях звезд и плотности их распределения так же, как обычная термодинамика построена на скоростях молекул и плотности распределения молекул. Однако такое супратермодинамическое равновесие никак не может быть отождествлено с понятием тепловой смерти. Чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить приведенное сопоставление состояния космоса с состоянием воды в стакане. С точки зрения термодинамики любое равновесное состояние возможно, если хотите, назвать состоянием тепловой смерти вещества . Тем не менее, как нам хорошо известно, молекулы всегда находятся в движении и вечно происходит непрерывная смена событий микромира. Так и для мира в целом состояние супратер-модинамического равновесия отнюдь не означало бы тепловой смерти в смысле прекращения движения и эволюции звезд. Напротив, гибель и рождение новых звезд при их соударениях — вечная жизнь космоса — являлись бы необходимой предпосылкой супратермодинамической равновесности мира, подобно тому, как аналогичные явления в микромире поддерживают макрофизическую равновесность. [c.142]

В звездах в зависимости от характера их эволюции образование элементов, как известно, осуществляется путем медленного и быстрого захвата нейтронов. Медленный процесс (х-процесс) идет в длительных стадиях эволюции звезд, а процесс быстрого захвата нейтронов (г-процесс) может происходить при звездных катастрофах, взрывах сверхновой звезды, когда в чрезвычайно короткий промежуток времени возникает огромная концентрация нейтронов. При этом время между двумя следующими друг за другом захватами нейтронов столь мало, что в промежутках между ними ядро не может перейти в стабильное состояние путем р-распада. Входе подобного процесса в течение нескольких секунд синтезируются все более тяжелые ядра, вплоть до нестабильного изотопа калифорния (254) , последующая дезинте- рация которого, по мнению ряда авторов, и является Ответственной за то колоссальное количество энергии, sкoтopoe освобождается при взрыве сверхновой звезды. Более или менее последовательно и с известной степенью обобщенности весь процесс образования химических эле- [c.17]

Когда в начале нашего столетия было показано, что звезды позднего типа разделяются на две большие группы (которые теперь называют гигантами и карликами), различающиеся по светимости, стало совершенно очевидным, что даже схематическое представление всей совокупности звездных спектров требует введения второго параметра. Эта идея была вскоре осуществлена в диаграммах Герцшпрунга — Рессела, в которых в качестве абсциссы берется температура (или спектральный тип), а в качестве ординаты — абсолютная величина (светимость или истинный блеск). Прекрасное изложение построения диаграмм Герцшпрунга — Рессела имеется в гл. I книги О. Струве Эволюция звезд 1142). В гарвардской классификации карлики, гиганты и сверхгиганты обозначаются соответственно буквами с1, g и с, которые [c.12]

Все сведения, касающиеся распространенности лития в звездных атмосферах, имеют чрезвычайно важное значение для теорий строения и эволюции звезд. Это обусловлено тем, что при температурах, которые предполагаются во внутренних областях звезд, литий должен был бы быстро исчезать, соединяясь с водородом и образуя гелий. Следовательно, наличие гелия в атмосфере звезды дает указание на то, что общая циркуляция вещества внутрь и наружу может быть достаточно медленной (Р281). Несомненно, желательно дальнейшее изучение лития в звездах. [c.31]

Возможно, эталонный состав, основанный на распространенности элементов в космосе, был бы более фундаментальным. К сожалению, его нельзя определить, так как сам космос претерпел разделение на различные компоненты, такие, как звезды, межзвездное пространство и планетарные тела, а дать интегральную оценку состава всех этих объектов невозможно. Кроме того, мы хорошо знаем, что относительная распространенность составляющих звездную массу нуклидов меняется в процессе эволюции звезды в результате рождения более тяжелых элементов за счет относительно легких. Нам, таким образом, остается довольствоваться теми значениями распространенности, которые только приближаются к обпдему составу космоса и которые, вероятно, представительны лишь для нашей собственной Солнечной системы. [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология