Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Горіння кремнію — дуже короткий астрофізичний процес, послідовність реакцій ядерного синтезу, що відбувається в зорях масою від 8 до 11 мас Сонця. Спалювання кремнію — остання стадія нуклеосинтезу в масивних зорях перед тим, як у них закінчується паливо, що забезпечує їм тривале перебування на головній полідовності діаграми Герцшпрунга-Расселла. Це процес набирає силу після завершення процесів згорання водню, гелію, вуглецю, неону й кисню.
Ядерне горіння кремнію починається тоді, коли гравітаційне стиснення підіймає температуру зоряної серцевини до 2,7-3,5 млрд кельвінів. Точне значення температури залежить від маси зорі. Коли фаза згорання кремнію завершується, жоден інший процес ядерного синтезу стає неможливим. Зоря катастрофічно колапсує й може вибухнути як наднова типу II.
Послідовність синтезу та фотодезинтеграції кремнію
Після завершення процесу горіння кисню серцевина зорі складається переважно з кремнію та сірки. Якщо маса зорі достатньо велика, зоря продовжує стискуватися, доки температура не досягне діалазону 2,7-3,5 ГК (230-300 кеВ). За такої температури кремній та інші елементи можуть фотодезинтегрувати, викидаючи протон або альфа-частинку. Горіння кремнію наступає після фотодезинтеграції. Починається утворення нових елементів додаванням однієї з таких вивільнених альфа-частинок в наступній послідовності (фотовикидання альфа-частинок не наведено):
- Si-28 + He-4 -> S-32
- S-32 + He-4 -> Ar-36
- Ar-36 + He-4 -> Ca-40
- Ca-40 + He-4 -> Ti-44
- Ti-44 + He-4 -> Cr-48
- Cr-48 + He-4 -> Fe-52
- Fe-52 + He-4 -> Ni-56
Горіння кремнію триває приблизно день, доки його не наздоганяє ударна хвиля, що починається з колапсом центру зорі. Тоді, зі зростанням температури, горіння прискорюється й припиняється тільки тоді, коли ланцюжок реакцій не доходить до нікелю-56 або тоді, коли наднова вибухає й викидає речовину, що охолоджує її. Зоря більше не може вивільняти енергію завдяки синтезу, оскільки ядро з 56 нуклонів має серед всіх елементів в ланцюжку альфа-реакцій найменшу масу на нуклон. Нікель-56 розпадається швидше, ніж за хвилину, тож зоря втрачає останнє джерело енергії і через кілька хвилин вибухає.
Упродовж фази стиснення потенціальна енергія гравітації нагріває надра зорі до 5 ГК (430 еВ), і це сповільнює стиснення. Однак, оскільки реації ядерного синтезу більше не генерують тепло, стиснення врешті-решт прискорюється й зоря колапсує за кілька секунд. Її центр перетворюється в нейтронну зірку або, якщо дозволяє маса, в чорну діру. Зовнішні шари зорі розлітаються в усі боки внаслідок вибуху наднової типу II, що триває від кількох днів до кількох місяців. Наднова викидає великий потік нейтронів, що приблизно за секунду можуть синтезувати половину елементів у Всесвіті, важчих за залізо завдяки r-процесу.
Енергія зв'язку
На рисунку показано енергію зв'язку в розрахунку на нуклон для різних елементів. Як видно, легкі елементи на зразок Гідрогену вивільняють велику кількість енергії, зв'язуючись із утворенням важчих елементів. Такий процес називають ядерним синтезом. Важкі елементи, навпаки, вивільняють енергію, ділячись на легші елементи. Цей процес називають поділом ядра. У зорях швидкі процеси нуклеосинтезу проходять завдяки приєднанню до інших елементів ядер гелію (альфа-частинок). Хоча ядра з 58-а та 62-а нуклонами (залізо та нікель) мають найбільшу енергію зв'язку на нуклон, перетворення нікелю-56 (14 альфачастинок) в цинк-60 (15 альфачастинок) зменшує енергію зв'язку й радше поглинає енергію, а не вивільняє її. Відповідно, нікель-56 є останнім продуктом синтезу в надрах масивних зір. Розпад нікелю-56 пояснює велику кількість заліза-56, що спостерігається в метеоритах та в надрах кам'янистих планет.
Виноски
- Woosley, S.; Janka, T. (2006). The physics of core collapse supernovae. arXiv:astro-ph/0601261.
- Clayton, Donald D. (1983). Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis. University of Chicago Press. с. 519–524. ISBN .
- Woosley SE, Arnett WD, Clayton DD, "Hydrostatic oxygen burning in stars II. oxygen burning at balanced power", Astrophys. J. 175, 731 (1972)
- Donald D. Clayton, Principles of stellar evolution and nucleosynthesis, Chapter 7 (University of Chicago Press 1983)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Gorinnya kremniyu duzhe korotkij astrofizichnij proces poslidovnist reakcij yadernogo sintezu sho vidbuvayetsya v zoryah masoyu vid 8 do 11 mas Soncya Spalyuvannya kremniyu ostannya stadiya nukleosintezu v masivnih zoryah pered tim yak u nih zakinchuyetsya palivo sho zabezpechuye yim trivale perebuvannya na golovnij polidovnosti diagrami Gercshprunga Rassella Ce proces nabiraye silu pislya zavershennya procesiv zgorannya vodnyu geliyu vuglecyu neonu j kisnyu Yaderne gorinnya kremniyu pochinayetsya todi koli gravitacijne stisnennya pidijmaye temperaturu zoryanoyi sercevini do 2 7 3 5 mlrd kelviniv Tochne znachennya temperaturi zalezhit vid masi zori Koli faza zgorannya kremniyu zavershuyetsya zhoden inshij proces yadernogo sintezu staye nemozhlivim Zorya katastrofichno kolapsuye j mozhe vibuhnuti yak nadnova tipu II Poslidovnist sintezu ta fotodezintegraciyi kremniyuPislya zavershennya procesu gorinnya kisnyu sercevina zori skladayetsya perevazhno z kremniyu ta sirki Yaksho masa zori dostatno velika zorya prodovzhuye stiskuvatisya doki temperatura ne dosyagne dialazonu 2 7 3 5 GK 230 300 keV Za takoyi temperaturi kremnij ta inshi elementi mozhut fotodezintegruvati vikidayuchi proton abo alfa chastinku Gorinnya kremniyu nastupaye pislya fotodezintegraciyi Pochinayetsya utvorennya novih elementiv dodavannyam odniyeyi z takih vivilnenih alfa chastinok v nastupnij poslidovnosti fotovikidannya alfa chastinok ne navedeno Si 28 He 4 gt S 32 S 32 He 4 gt Ar 36 Ar 36 He 4 gt Ca 40 Ca 40 He 4 gt Ti 44 Ti 44 He 4 gt Cr 48 Cr 48 He 4 gt Fe 52 Fe 52 He 4 gt Ni 56 Gorinnya kremniyu trivaye priblizno den doki jogo ne nazdoganyaye udarna hvilya sho pochinayetsya z kolapsom centru zori Todi zi zrostannyam temperaturi gorinnya priskoryuyetsya j pripinyayetsya tilki todi koli lancyuzhok reakcij ne dohodit do nikelyu 56 abo todi koli nadnova vibuhaye j vikidaye rechovinu sho oholodzhuye yiyi Zorya bilshe ne mozhe vivilnyati energiyu zavdyaki sintezu oskilki yadro z 56 nukloniv maye sered vsih elementiv v lancyuzhku alfa reakcij najmenshu masu na nuklon Nikel 56 rozpadayetsya shvidshe nizh za hvilinu tozh zorya vtrachaye ostannye dzherelo energiyi i cherez kilka hvilin vibuhaye Uprodovzh fazi stisnennya potencialna energiya gravitaciyi nagrivaye nadra zori do 5 GK 430 eV i ce spovilnyuye stisnennya Odnak oskilki reaciyi yadernogo sintezu bilshe ne generuyut teplo stisnennya vreshti resht priskoryuyetsya j zorya kolapsuye za kilka sekund Yiyi centr peretvoryuyetsya v nejtronnu zirku abo yaksho dozvolyaye masa v chornu diru Zovnishni shari zori rozlitayutsya v usi boki vnaslidok vibuhu nadnovoyi tipu II sho trivaye vid kilkoh dniv do kilkoh misyaciv Nadnova vikidaye velikij potik nejtroniv sho priblizno za sekundu mozhut sintezuvati polovinu elementiv u Vsesviti vazhchih za zalizo zavdyaki r procesu Kriva energiyi zv yazkuEnergiya zv yazkuDokladnishe Atomna energiya ta Zaliznij pik Na risunku pokazano energiyu zv yazku v rozrahunku na nuklon dlya riznih elementiv Yak vidno legki elementi na zrazok Gidrogenu vivilnyayut veliku kilkist energiyi zv yazuyuchis iz utvorennyam vazhchih elementiv Takij proces nazivayut yadernim sintezom Vazhki elementi navpaki vivilnyayut energiyu dilyachis na legshi elementi Cej proces nazivayut podilom yadra U zoryah shvidki procesi nukleosintezu prohodyat zavdyaki priyednannyu do inshih elementiv yader geliyu alfa chastinok Hocha yadra z 58 a ta 62 a nuklonami zalizo ta nikel mayut najbilshu energiyu zv yazku na nuklon peretvorennya nikelyu 56 14 alfachastinok v cink 60 15 alfachastinok zmenshuye energiyu zv yazku j radshe poglinaye energiyu a ne vivilnyaye yiyi Vidpovidno nikel 56 ye ostannim produktom sintezu v nadrah masivnih zir Rozpad nikelyu 56 poyasnyuye veliku kilkist zaliza 56 sho sposterigayetsya v meteoritah ta v nadrah kam yanistih planet VinoskiWoosley S Janka T 2006 The physics of core collapse supernovae arXiv astro ph 0601261 Clayton Donald D 1983 Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis University of Chicago Press s 519 524 ISBN 9780226109534 Woosley SE Arnett WD Clayton DD Hydrostatic oxygen burning in stars II oxygen burning at balanced power Astrophys J 175 731 1972 Donald D Clayton Principles of stellar evolution and nucleosynthesis Chapter 7 University of Chicago Press 1983