Нуклеосинтез во Вселенной



Скачать 76.53 Kb.
Дата03.02.2013
Размер76.53 Kb.
ТипДокументы
Нуклеосинтез во Вселенной


1919 г. Резерфорду впервые удалось превратить атомное ядро одного химического элемента в другое. Окружающий нас мир состоит из различных химических элементов. Как образовались эти элементы в естественных условиях? В настоящее время общепризнанной является точка зрения, что элементы, из которых состоит Солнечная система, образовались в ходе звездной эволюции. С чего начинается образование звезды? По современным оценкам только наша галактика - Млечный Путь насчитывает около 100 млрд. звезд. Звезды рождаются и в современную эпоху спустя 10-20 млрд. лет после образования Вселенной. Звезды конденсируются под действием гравитационных сил из гигантских газовых молекулярных облаков (термин "молекулярный" означает, что газ состоит в основном из вещества в молекулярной форме). Эти газовые облака первичного вещества состоят преимущественно из ядер водорода. Небольшую примесь составляют ядра гелия, образовавшиеся в результате первичного нуклеосинтеза в дозвездную эпоху. Звезды образуются из отдельных неоднородностей в гигантском молекулярном облаке. Эти неоднородности имеют специальное название - компактные зоны. Типичные компактные зоны имеют размер порядка нескольких световых месяцев, плотность 3-104 молекул водорода в 1 см3 и температуру ~10 K. Сжатие компактной зоны начинается с коллапса внутренней части, т.е. происходит со свободного падения вещества в центре зоны. Постепенно область коллапса перемещается к периферии, охватывая всю зону. Так начинается процесс звездообразования. Диаметры звезд имеют характерные размеры порядка нескольких световых секунд, т.е. составляют ~10-6 поперечника компактной зоны. Масса, сравнимая с массой Солнца, накапливается в центре компактной зоны за характерное время от 100 тыс. до 1 млн. лет. Тело, образующееся в центре коллапсирующего облака, называют протозвездой. Компьютерное моделирование позволяет создать картину формирования протозвезды. Падающий на поверхность протозвезды газ (это явление носит название аккреции) образует ударный фронт, что приводит к разогреву газа до (106 K. Затем газ, в результате излучения, быстро охлаждается до 104 K, образуя последовательные слои вещества протозвезды. Такая картина позволяет объяснить высокую светимость молодых звезд. Однако протозвезду сложно наблюдать с помощью оптических телескопов. Дело в том, что излучение ударного фронта, распространяясь от поверхности протозвезды, встречает большое количество холодного молекулярного газа и пыли, падающих на поверхность протозвезды, и в результате происходит испарение пыли, большое число перерассеяний фотонов. Холодные пылевые частицы переизлучают фотоны на более длинных волнах. Так, с одной стороны, возникает зона непрозрачности, с другой стороны, многократно перерассеянный спектр первичных фотонов смещен в инфракрасную область спектра.
Длина волны излучения становится достаточно большой и пылевые частицы уже не могут сильно поглощать такое излучение. Поэтому протозвезды можно наблюдать в инфракрасном диапазоне. Возникающие проблемы связаны с тем, что только инфракрасная спектрометрия не позволяет эффективно отделять протозвезды от более старых звезд, окруженных газопылевым облаком. Требуется дополнительный анализ допплеровского смещения линий для определения скорости падения газа на поверхность протозвезды. Когда масса вещества звезды в результате аккреции достигает 0.1 массы Солнца, температура в центре звезды достигает 1 млн. K и в жизни протозвезды начинается новый этап - реакции термоядерного синтеза. Однако эти термоядерные реакции существенно отличаются от реакций, протекающих в звездах, находящихся в стационарном состоянии, типа Солнца. Дело в том, что протекающие на Солнце реакции синтеза требуют более высокой температуры ~10 млн. K. Температура же в центре протозвезды составляет всего 1 млн. K. При такой температуре эффективно протекает реакция слияния дейтерия:,где Q=3.26 МэВ - выделяющаяся энергия. Содержание дейтерия в веществе протозвезды составляет 10-5 от содержания протонов. Однако даже этого небольшого количества достаточно для появления в центре протозвезды эффективного источника энергии. Непрозрачность протозвездного вещества приводит к тому, что в звезде начинают возникать конвективные потоки газа. Нагретые пузыри газа устремляются от центра звезды к периферии. А холодное вещество с поверхности спускается к центру протовезды и поставляет дополнительное количество дейтерия. На следующем этапе горения дейтерий начинает перемещаться к периферии протозвезды, разогревая её внешнюю оболочку, что приводит к разбуханию протозвезды. Протозвезда с массой, равной массе Солнца, имеет радиус, в пять раз превышающий солнечный. Масса компактной зоны больше массы образовавшейся протозвезды. Удаление лишней массы, прекращение аккреции вещества на поверхности происходит под действием "звездного ветра", когда рассеивается "лишнее" вещество компактной зоны, не сконцентрированное в протозвезду. Обнажается объект, который можно наблюдать в оптическом диапазоне. Как и протозвезда, эта звезда имеет ту же светимость, однако механизм свечения звезды теперь - гравитационное сжатие, а не термоядерный синтез или аккреция вещества на поверхности протозвезды. Сжатие звездного вещества за счет гравитационных сил приводит к повышению температуры в центре звезды, что создает условия для начала ядерной реакции горения водорода.

 

Звездная эволюция




 

Космическая шкала времени


Космической время

Эпоха

Событие

Время от сегодняшнего момента, лет

0

Сингулярность

Большой Взрыв

20 млрд.

с

Планковский момент

Рождение частиц

20 млрд.

с

Адронная эра

Аннигиляция протон-антипротонных пар

20 млрд.

1 с

Лептонная эра

Аннигиляция электрон-позитронных пар

20 млрд.

1 мин

Радиационная эра

Ядерный синтез гелия, дейтерия

20 млрд.

1 меделя

 

Излучение к этой эпохе термализуется

20 млрд.

10000 лет

Эра вещества

Во Вселенной начинает доминировать вещество

20 млрд.

300000 лет

Эпоха отделения излучения от вещества

Вселенная становится прозрачной

19.7 млрд.

1-2 млрд. лет

 

Начало образования галактик

18-19 млрд.

3 млрд. лет

 

Образование скопления галактик

17 млрд.

4 млрд. лет

 

Сжатие нашей протогалактики

16 млрд.

4.1 млрд. лет

 

Образование первых звезд

15.9 млрд.

5 млрд. лет

 

Рождение квазаров, образование звезд населения II

15 млрд.

10 млрд. лет

 

Образование звезд населения I

10 млрд.

15.2 млрд. лет

 

Образование межзвездного облака, давшего начало Солнечной системе

4.8 млрд.

15.3 млрд. лет

 

Сжатие протосолнечной туманности

4.7 млрд.

15.4 млрд. лет

 

Образование планет, затвердение пород

4.6 млрд.

16.1 млрд. лет

Археозойская эра

Образование самых старых земных пород

3.9 млрд.

17 млрд. лет

 

Зарождение микрооргаизмов

3 млрд.

18 млрд. лет

Протозойская эра

Возникновение атмосферы, богатой кислородом

2 млрд.

19 млрд. лет

Палеозойская эра

Зарождение макроскопических форм

1 млрд.

19.4 млрд. лет

 

Самые ранние окаменелости

600 млн.

19.55 млрд. лет

 

Первые растения на суше

450 млн.

19.6 млрд. лет

 

Рыбы

400 млн.

19.75 млрд. лет

Мезозойская эра

Хвойные, образование гор

250 млн.

19.8 млрд. лет

 

Рептилии

200 млн.

19.85 млрд. лет

Кайнозойская эра

Динозавры, дрейф континентов

150 млн.

19.95 млрд. лет

 

Первые млекопитающие

50 млн.

20 млрд. лет

 

Человек (Homo sapians)

2 млн.

All Your comments, suggestions and bug reports (any kind) are welcome here.

Last updated 13 April 1997 year

Похожие:

Нуклеосинтез во Вселенной iconНуклеосинтез. Поиски альтернативных источников энергии Збиняков Иван Александрович
В естественных условиях такие реакции происходят в основном на звездах и, согласно, современной гипотезе строения Вселенной, являются...
Нуклеосинтез во Вселенной iconАлександр ¶ кристалл генетика вселенной
Вселенной; формы элементов материи-Вселенной; формулы Вселенной; ключ генетики Вселенной, а также созданию фонда «генетика вселенной»,...
Нуклеосинтез во Вселенной iconАнтенны и скрытая масса Вселенной
Вопросы: Возможен ли новый подход к определению скрытой массы вселенной? Что представляет собой скрытая масса Вселенной? Как обнаружить...
Нуклеосинтез во Вселенной iconПочему в нашей вселенной преобладает материя (или что находится за пределами нашей Вселенной) автор: Курнышев Б. С
Вселенной все планеты, звёзды, галактики и их скопления состоят из вещества, а антивещество составляет ничтожную долю процента. Объяснение...
Нуклеосинтез во Вселенной iconАнтропный принцип во Вселенной: попытка православного осмысления
Вселенной каким-то образом взаимосвязано с фундаментальными физическими законами, описываю­щими устройство и поведение Вселенной
Нуклеосинтез во Вселенной iconНоты вселенной
Ученые воспроизвели звуки Вселенной, когда ей было всего 400 тысяч лет. Частота звуковой волны ранней Вселенной – всего одно колебание...
Нуклеосинтез во Вселенной iconРаспределение по химическим элементам в продуктах низкоэнергетической трансмутации. Нуклеосинтез

Нуклеосинтез во Вселенной iconПоляризация гравитационных волн
Вселенной в большом масштабе. Таким образом, в рамках расширяющейся модели Вселенной, несмотря на многочисленные исследования и построение...
Нуклеосинтез во Вселенной iconКонцепции современного естествознания Модель Большого Взрыва и хронология Вселенной
Эта работа посвящена проблеме изучения происхождения нашей Вселенной. В данной работе рассматриваются теория Большого Взрыва, а так...
Нуклеосинтез во Вселенной iconПроректор Ю. С. Сахаров
Целью курса «Нуклеосинтез» является изучение студентами основных процессов и возможных сценариев образования атомных ядер т
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org