Астрономия

ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ

Энергия, излучаемая звездой, возникает в процессе ядерного синтеза, который происходит в ядре звезды. В ходе этого процесса легкие ядра соединяются, образуя более тяжелые ядра, и высвобождается энергия в виде гамма-излучения и частиц высоких энергий. Энергия, высвобождаемая в пересчете на килограмм водорода, примерно в 10 млн. раз больше, чем энергия, высвобождаемая при сгорании одного килограмма нефти.

Температура в ядре звезды достигает десятков миллионов градусов, и ядра элементов движутся с очень большой скоростью. Поскольку они обладают положительным электрическим зарядом, то избегали бы столкновения и отталкивали друг друга, если бы двигались медленнее. Однако из-за быстрого движения два сталкивающихся ядра преодолевают силу электростатического отталкивания и соединяются, образуя более тяжелое ядро. В звездах Главной последовательности ядра водорода, представляющие собой одиночные протоны, соединяются в несколько этапов, образуя ядро гелия.

Сначала соединяются два протона, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон и образуется ядро дейтерия, состоящее из протона и нейтрона, затем ядро дейтерия соединяется с новым протоном и образует ядро гелия-3, состоящее из двух протонов и нейтрона. И наконец два ядра гелия-3 соединяются и высвобождают два протона, в результате чего остающиеся два протона и нейтрона соединяются, образуя ядро гелия-4.

Пока в недрах звезды Главной последовательности сохраняется достаточное количество водорода, реакция ядерного синтеза продолжается, и поток излучения не дает звезде коллапсировать под воздействием собственной силы тяготения. Когда водород в ядре исчерпывается, ядро коллапсирует, а внешние слои звезды раздуваются и остывают, так что она становится красным гигантом. Затем ядра гелия начинают поэтапно соединяться, образуя ядра более тяжелых элементов и высвобождая новую энергию. Этот процесс продолжается до формирования тяжелых ядер, таких, как ядра железа. Поскольку для образования еще более тяжелых ядер необходима дополнительная энергия, реакция ядерного синтеза прекращается, и звезда снова коллапсирует, становясь белым карликом.

См. также статьи "Диаграмма Герцшпрунга — Ресселла", "Белыш карлик".