Звёздный нуклеосинтез

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Внутреннее строение красного гиганта демонстрирует процессы нуклеосинтеза
Таблица происхождения атомов элементов
Ядерные процессы
Радиоактивный распад

Нуклеосинтез

Звёздный нуклеосинтез — собирательное понятие для описания термоядерных реакций в звёздах. Он является основным источником энергии звёзд, а также благодаря ему во Вселенной возникают элементы тяжелее лития.

История открытия[править | править код]

Первые теории звёздной эволюции предполагали, что звёзды светят за счёт гравитационного сжатия. Однако, эта модель быстро показала свою несостоятельность: в таком случае возраст Солнца должен был составлять не более 100 миллионов лет, что входило в противоречие с данными биологов и геологов[1]. В 1920 году Артур Эддингтон высказал предположение, что в звёздах происходит синтез гелия из водорода, за счёт чего и выделяется энергия[2][3], однако это был лишь первый шаг к объяснению источника энергии звёзд.

В 1928 году Георгий Гамов открыл фактор Гамова — формулу, описывающую вероятность того, что два ядра преодолеют кулоновский барьер, и, следовательно, произойдёт слияние ядер. В дальнейшем эта формула использовалась для рассчёта темпа реакций в недрах звёзд.

В 1939 году Ханс Бете проанализировал, в каких реакциях может синтезироваться гелий из водорода. Он определил, что наиболее эффективны два процесса: протон-протонный цикл, который доминирует в маломассивных звёздах, и CNO-цикл (открытый Карлом Вайцзеккером в 1938, независимо от Бете), который играет наибольшую роль для звёзд тяжелее 1,5 солнечных масс[4]. Полное физическое описание CNO-цикла, однако, появилось только в 1968 году[5].

В 1946 году Фред Хойл предположил, что могут синтезироваться и более тяжёлые ядра, вплоть до железа и никеля[6], а в 1954 описал в своей работе, как именно они образуются[7]

Маргерит Бербидж, Джефри Бербидж, Уильям Фаулер и Фред Хойл в 1957 году расширили и доработали эту теорию и создали довольно точное объяснение количеству разных химических элементов во Вселенной[8][9].

В дальнейшем эта теория продолжила улучшаться: например, были открыты s-процесс и r-процесс, которые объяснили происхождение элементов тяжелее железа[10][11][12].

Основные процессы[править | править код]

К процессам звёздного нуклеосинтеза относятся:

Примечания[править | править код]

  1. Энн Руни. История астрономии. — С. 119. — ISBN 978-5-9950-0834-7.
  2. Eddington, A. S. The Internal Constitution of the Stars (англ.) // The Scientific Monthly (англ.) : magazine. — 1920. — October (vol. 11, no. 4). — P. 297—303. — Bibcode1920SciMo..11..297E.
  3. Eddington, A. S. The Internal Constitution of the Stars (англ.) // Nature. — 1920. — Vol. 106, no. 2653. — P. 14. — doi:10.1038/106014a0. — Bibcode1920Natur.106...14E.
  4. Bethe, H. A. Energy Production in Stars (англ.) // Physical Review : journal. — 1939. — Vol. 55, no. 5. — P. 434—456. — doi:10.1103/PhysRev.55.434. — Bibcode1939PhRv...55..434B.
  5. Clayton, D. D. Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis (англ.). — University of Chicago Press (англ.), 1968.
  6. Hoyle, F. The synthesis of the elements from hydrogen (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 1946. — Vol. 106, no. 5. — P. 343—383. — doi:10.1093/mnras/106.5.343. — Bibcode1946MNRAS.106..343H.
  7. Hoyle, F. On Nuclear Reactions Occurring in Very Hot STARS. I. The Synthesis of Elements from Carbon to Nickel (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1954. — Vol. 1. — P. 121. — doi:10.1086/190005. — Bibcode1954ApJS....1..121H.
  8. B2FH paper: Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G. R.; Fowler, William A.; Hoyle, F. (1957). «Synthesis of the Elements in Stars». Reviews of Modern Physics. 29 (4): 547—650. Bibcode:1957RvMP…29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547
  9. Burbidge, E. M.; Burbidge, G. R.; Fowler, W.A.; Hoyle, F. Synthesis of the Elements in Stars (англ.) // Reviews of Modern Physics : journal. — 1957. — Vol. 29, no. 4. — P. 547—650. — doi:10.1103/RevModPhys.29.547. — Bibcode1957RvMP...29..547B.
  10. Cameron, A. G. W. (1957), Stellar Evolution, Nuclear Astrophysics, and Nucleogenesis, Atomic Energy of Canada, Report CRL-41, <https://fas.org/sgp/eprint/CRL-41.pdf> 
  11. Clayton, D. D.; Fowler, W. A.; Hull, T. E.; Zimmerman, B. A. Neutron capture chains in heavy element synthesis (англ.) // Annals of Physics (англ.) : journal. — 1961. — Vol. 12, no. 3. — P. 331—408. — doi:10.1016/0003-4916(61)90067-7. — Bibcode1961AnPhy..12..331C.
  12. Seeger, P. A.; Fowler, W. A.; Clayton, D. D. Nucleosynthesis of Heavy Elements by Neutron Capture (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1965. — Vol. 11. — P. 121—126. — doi:10.1086/190111. — Bibcode1965ApJS...11..121S.

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]