Language
Country/Area
No result found
Тайна гелиевой вспышки: почему она генерирует такую невероятную энергию в ядрах звезд?
Вспышка гелия — потрясающее событие в жизни звезды, особенно во время активной фазы красного гиганта маломассивной звезды. Считается, что гелиевая вспышка вызвана быстрым ядерным синтезом большого количества гелия в ядре, в основном посредством тройного альфа-процесса.
Примерно через миллиард лет на Солнце ожидается гелиевая вспышка, которая станет последним событием на Земле после того, как оно покинет главную последовательность.
Этот процесс происходит в основном в звездах с массами от 0,8 солнечных масс (M☉) до 2,0 M☉. В этих маломассивных звездах, поскольку водород в их ядрах быстро расходуется, хотя во внешних водородных оболочках продолжается ядерный синтез, в ядре образуется вещество, богатое гелием. По мере истощения водорода оставшийся гелий сжимается в вырожденную материю, сопротивление которой гравитационному коллапсу обусловлено принципами квантовой механики, а не традиционным тепловым давлением.
Когда температура ядра поднимается примерно до 100 миллионов градусов, начинается процесс ядерного синтеза гелия. Причина, по которой этот процесс является удивительным, заключается в том, что ядро в это время состоит из вырожденной материи. Поэтому в такой материальной среде повышение температуры не приводит к значительному повышению давления. Это явление вызывает быструю реакцию с резким повышением температуры, что случается крайне редко и разрушительно в эволюции звезды.
Скорость ядерного синтеза гелия резко возрастает, быстро достигая 10 миллиардов раз больше первоначально выделенной энергии, и это длится всего несколько секунд.
По мере высвобождения энергии ядерного синтеза гелия вырожденное состояние ядра изменяется, что позволяет ядру термически расширяться, а оставшаяся энергия поглощается сверхструктурой звезды. Это означает, что хотя мгновенное высвобождение энергии при вспышке гелия поразительно, большую ее часть невозможно наблюдать. По этой причине астрономы в первую очередь полагаются на теоретические модели для понимания этого явления.
Со временем поверхность звезды будет быстро остывать и сжиматься со скоростью около 100 000 лет, в конечном итоге уменьшая ее радиус и яркость примерно до 2% от первоначального значения. Стоит отметить, что в этом процессе около 40% массы звезды превратится в углерод, что имеет решающее значение для будущей эволюции звезды.
После гелиевой вспышки пульсационная нестабильность вторичной вспышки будет приводить в движение звезду, и этот процесс часто длится от нескольких часов до нескольких лет.
За вспышкой гелия следует серия вторичных вспышек, которые обычно представляют собой относительно слабые пульсационные нестабильности и не обязательно разрушительны. По сравнению со вспышками гелия они по своей природе более мирные, но играют важную роль на последних стадиях эволюции звезд.
Кроме того, в некоторых звездах с чрезвычайно малой массой вырожденное гелиевое ядро может никогда не достичь достаточно высокой температуры, чтобы инициировать термоядерный синтез гелия, и в конечном итоге превратится в гелиевый белый карлик. Это показывает тесную связь между массой звезды и ее эволюционными последствиями.
Хотя аналогичный процесс происходит в белых карликах, когда водородный газ из двойной звездной системы накапливается на поверхности белого карлика, слияние источников водорода также может привести к нестабильной вспышке гелия. Однако возникновение этих событий редко наблюдается напрямую, поскольку их динамика, как правило, скрыта глубоко в ядре.
Процесс ядерного синтеза звезды — это долгий и непредсказуемый процесс, на каждом этапе которого происходят изменения, которые меняют судьбу звезды.
Стоит задуматься, как гелиевая вспышка вызывает столь мощный выброс энергии в жизни звезды, и сколько нераскрытых космических тайн за ней скрывается?
