Глава 6. Звезды
6.4. Жизненный путь рядовой звезды
6.4.2. Процессы в звездах главной последовательности
Вновь образовавшиеся звезды будут находиться на главной последовательности очень долго. Горение водорода – самая длительная стадия в жизни звезды, так как в молодой звезде водорода до 70 % от всей массы. При превращении водорода в гелий выделяется большое количество энергии. Вес вышележащих звездных слоев уравновешивается на стадии главной последовательности давлением звездного газа.
 |
|
Модель 5.2.
Синтез гелия
|
В звездах главной последовательности происходит реакции так называемого протон-протонного цикла.
| p + p |
→ 2D + e+ + νe |
| D + p |
→ 3He + γ |
| 3He + 3He |
→ 4He + 2p |
|
или |
| p + p |
→ 2D + e+ + νe |
| D + p |
→ 3He + γ |
| 3He + 4He |
→ 7Be + γ |
| 7Be + e– |
→ 7Li + νe |
| 7Li + p |
→ 24He |
|
Таким образом, в результате из четырех протонов образуется ядро гелия:
|
4H → He + 2e+ + 2νe + 25,7 МэВ.
|
|
Звезды, у которых масса превышает массу Солнца в несколько раз, реализуют другие термоядерные реакции, в которых главными участниками являются ядра гелия. Выделение энергии при горении гелия примерно на порядок меньше, чем при горении водорода, поэтому время жизни и число звезд на этой стадии значительно меньше, чем звезд главной последовательности. Но благодаря высокой светимости (это звезды, находящиеся на стадии красного гиганта или сверхгиганта), они хорошо изучены.
 |
|
Модель 6.7.
Реакции в горячих звездах
|
Наиболее важная реакция у этих звезд – тройной альфа-процесс.
| 12C + p |
→ 13N + γ |
| 13N |
→ 13C + e+ + νe |
| 13C + p |
→ 14N + γ |
| 14N + p |
→ 15O + γ |
| 15O + p |
→ 15N + e+ + νe |
| 15N + p |
→ 12C + 4He |
Такие реакции возможны только в звездах массивнее и горячее Солнца. Углерод выступает в роли катализатора.
При более высоких температурах, как показывают теоретические расчеты, происходят реакции горения C12, O16, Ne20, Mg24, Si28. Энерговыделение в них сравнимо с энерговыделением в 3α-реакции, однако мощное нейтринное излучение из-за высокой температуры 2∙109 K делает время жизни звезды на этих стадиях много меньше, чем на стадии горения гелия. Вероятность обнаружения таких звезд крайне мала, и в настоящее время нет ни одного уверенного отождествления звезды в спокойном состоянии, выделяющей энергию за счет горения С12 или более тяжелых элементов.
Звезды главной последовательности являются самыми распространенными во Вселенной. Солнце, типичная звезда главной последовательности, за последние 5 миллиардов лет уже израсходовало половину водородного топлива и сможет поддерживать свое существование в течение еще 6–7 миллиардов лет, прежде чем запасы водорода в его ядре иссякнут. Тогда Солнце превратится в красный гигант.
