Совокупностьтермоядерных реакций

10.Протон-протонный цикл

 

— совокупностьтермоядерных реакций, в ходе которыхводород превращается в гелий в звёздах, находящихся на главной звездной последовательности, основная альтернатива CNO-циклу. Протон-протонный цикл доминирует в звёздах с массой порядка массы Солнца или меньше. Цикл принято делить на три основных цепочки: ppI, ppII, ppIII. Существенный вклад в энерговыделение вносят только первые две. Оставшиеся превращения существенны только при точном подсчёте количества высокоэнергичных нейтрино.

[править]Продукты протон-протонного цикла

Конечным продуктом цепочки ppI, доминирующей при температурах от 10 до 14 миллионов градусов, является ядро атома гелия, возникшее в результате слияния четырех протонов с выделением энергии, эквивалентной 0,7 % массы этих протонов. Цикл включает в себя три стадии. Вначале два протона, имеющие достаточно энергии, чтобы преодолеть кулоновский барьер, сливаются, образуя дейтрон, позитрон и электронное нейтрино; затем дейтрон сливается с протоном, образуя ядро ³He; наконец, два ядра атома гелия-3 сливаются, образуя ядро атома гелия-4. При этом высвобождаются два протона.

§ p + p → ²D + e⁺ + ν_e + 0,4 МэВ

§ ²D + p → ³He + γ + 5,49 МэВ.

§ ³He + ³He → ⁴He + 2p + 12,85 МэВ.

Другие две цепочки (ppII и ppIII) вносят вклад в цикл при более высоких температурах, чем ppI. На Солнце около 85 % слияний водорода в гелий-4 происходят через ppI.

Время, через которое Солнце израсходует своё «топливо» и термоядерная реакция прекратится, оценивается в 6 миллиардов лет.

Вуглецево-азотний цикл (також цикл Бете-Вейцзекера або CNO-цикл) — ланцюжоктермоядерних реакцій, внаслідок яких водень перетворюється на гелій та виділяєтьсяенергія^[1][2][3]. Запропонований 1938 року Гансом Бете ^[4] (та незалежно від нього —Карлом Вейцзекером^[5]) як джерело енергії звичайних зір із температурою в центральній частині близько 20 млн K.

Розгалужений процес, що складається з чотирьох основних гілок. Головну роль у виділенні енергії відіграє найвідоміша перша гілка^[2]. Вона складається з таких реакцій:

§ ¹²C + ¹H → ¹³N + γ + 1,95 МеВ (1,3·10⁷ років)

§ ¹³N → ¹³C + e⁺ + ν_e + 1,37 МеВ (7 хвилин)

§ ¹³C + ¹H → ¹⁴N + γ + 7,54 МеВ (2,7·10⁶ років)

§ ¹⁴N + ¹H → ¹⁵O + γ + 7,29 МеВ (3,2·10⁸ років)

§ ¹⁵O → ¹⁵N + e⁺ + ν_e + 2,76 МеВ (82 секунди)

§ ¹⁵N + ¹H → ¹²C + ⁴He + 4,96 МеВ (1,12·10⁵ років)

Кількість ядер вуглецю і азоту у реакціях циклу не змінюється, вони є лишекаталізаторами у перетворенні чотирьох протонів на α-частинку і випромінювання γ-квантів.

Ланцюжок кожної гілки реакцій вуглецево-азотного циклу містить дві реакції бета-розпаду, швидкість яких від зовнішніх умов не залежить. У надрах зір головної послідовності ці реакції є найшвидшими, тому швидкість енерговиділення визначається швидкістю реакцій за участю протонів. На відміну від реакцій водневого циклу швидкість цих реакцій набагато сильніше залежить від температури у ядрі. Тому реакції вуглецево-азотного циклу є переважним джерелом енергії для зір, температура у ядрі яких перевищує 15 млн K. Це зорі з масою більше 1,2М_☉^[2].

Під час спалахів наднових реакції вуглецево-азотного циклу відбуваються за температур близько 80 млн K і бета-розпад стає навпаки, найповільнішою ланкою циклу. Нестійкі ядра не встигають розпадатися і беруть участь у нових ядерних реакціях за участю протонів та альфа-частинок. У цьому випадку кількість гілок циклу дуже збільшується і він набуває заплутаного характеру. Такий вуглецево-азотний цикл називають гарячим^[2].

28. Галактики, що є джерелами радіовипромінювання, називаються радіогалактиками. В них відбуваються бурхливі процеси, які супроводжуються викидами речовини. На більших віддалях (до 12 млрд. світлових років) спостерігаються зореподібні радіоджерела – квазари. Потужністю випромінювання вони перевершують найбільші за розміром Галактики. За хімічним складом квазари дуже близькі до газових туманностей. В них значний надлишок ультрафіолетового та інфрачервоного випромінювання порівняно зі звичайними зорями.

 

32.походження всесвыту.Великий вибух

 

Великий Вибух та поступове розширення простору

Вели́кий ви́бух (англ. Big Bang Theory) — фізико-космологічна теорія, згідно з якоюВсесвіт виник із надзвичайно щільного та гарячого стану приблизно 13,7 мільярдів років тому. Вона ґрунтується на екстраполяції в минуле факту розбігання небесних тіл зазаконом Хаббла та на моделі Всесвіту, запропонованій Олексанром Фрідманом.

Ред.]Теоретичні положення й імплікації

Термін «великий вибух» у вузькому сенсі вживається для позначення точки у часі, коли почалося розширення відомого нам Всесвіту, — за підрахунками… Одним з наслідків «великого вибуху» є те, що умови сьогоднішнього Всесвіту… Пояснюючи чимало результатів астрономічних спостережень, теорія «великого вибуху» не дає відповіді на всі запитання,…

Ред.]Історія

Назву «великий вибух» теорії дав у виступі на радіо її противник Фред Гойл: «big bang» означає англійською мовою радше «великий бах» — саме так Гойл…

Ред.]Вихідні положення

Великий вибух не є вибухом у звичайному розумінні слова. Він не відбувся в якійсь певній точці простору: впродовж усієї еволюції від моменту…

Ред.]Розвиток подій

Про початковий стан Всесвіту в момент Великого вибуху не можна сказати нічого. Приблизно після 10-43 с (час Планка) після зародження починається…

Ред.]Майбутнє

До цих модифікацій вважалося, що при достатній густині речовини у Всесвіті розширення припиниться, і він почне стискатися й розігріватися - процес…

Ред.]Свідчення на користь теорії Великого вибуху

1. Розбіганні галактик за законом Хаббла, яке вимірюється на основі червоного зсуву спектральних ліній внаслідок ефекту Доплера. 2. Реліктовому випромінюванні 3. Поширеності хімічних елементів у Всесвіті із перевагою легких елементів гідрогену та гелію.

Пульсар

Перший пульсар відкрили Джоселін Белл і Ентоні Х'юїш у 1967. Джерелом імпульсів вважається нейтронна зоря з сильним магнітним полем, яка обертається… Більшість пульсарів спостерігаються у радіодіапазоні. В наш час відомо більш… У радіопульсарів спостерігаються стрибкоподібні зменшення періодів — глітчі. Їх намагаються пояснювати перебудовою…

Ред.]Магнітосфера пульсара

Ред.]Пульсарні відскакування

Існує дві основних гіпотези виникнення таких великих швидкостей. Згідно з однією з них вони з'являються при розпаді подвійних систем (ефект Блаау).… За гіпотезою Шкловського пульсарні відскакування виникають внаслідок асиметрії… Другий можливий механізм, запропонований Липуновим (1983) — припливне спотворення зорі, що колапсує. Але цей ефект…

Система з двох гравітаційно пов'язаних зір, які звертаються навколо спільногоцентру мас по екліптичних орбітах. Інколи трапляються системи із трьох і більше зірок; у тому загальному разі система називається кратною зіркою.

Кратна зоря - три або більше зорі, що мають із Землі вигляд близьких одна до одної. Ця близькість може бути лише видимістю, тоді як у просторі зорі розташовані далеко одна від одної — у цьому разі зірка називається оптично кратною. Якщо ж зорі знаходяться на близькій відстані одна від одної й пов'язані гравітацією — система зір називається фізично кратною. Фізично кратні зорі — це різновид кратної зоряної системи.

Якщо зорі — компоненти фізично кратної системи — можна розділити (тобто побачити в телескоп окремо), таку систему називаютьвізуально кратною. Якщо ж кратність зірки може бути оцінена лише за допомогою спектральних (доплерівських) чи фотометричних(зі зміни блиску) спостережень, вона називається спектрально кратною чи затемнювано кратною системою.

Більшість фізично кратних зір — потрійні (зазвичай, це пара близько розташованих зір, й одна зоря досить віддалена від центру масцієї пари). Системи з більшою кількістю компонентів загалом є гравітаційно нестабільними і розпадаються, з часом викидаючи одну (або кілька) із зір далеко за межі системи. Разом з тим можна спостерігати кратні системи з більшою кількістю компонентів, що свідчить про їх молодість. Візуально-подвійні зорі

Подвійні зорі, які можна побачити окремо, називають видимими подвійними чи візуально-подвійними. Для цих зірок вдається визначити зміну з часом позиційного кута й оцінити період обертання. Такою зіркою є Сіріус, що складається з компонентів A і B, що легко розрізняються в звичайний телескоп.

Компоненти більшості подвійних систем занадто близькі одна до одної або ж занадто віддалені від Сонячної системи, через що їх неможливо розрізнити навіть за допомогою найпотужніших телескопів. В цьому випадку їхню подвійність можливо виявити за деякими іншими ознаками:

Ред.]Затемнювано-подвійні зорі

Ред.]Спектрально-подвійні зорі

Спостерігаються завдяки періодичним зсувам спектральних ліній.

Якщо подвійна зірка має достатньо значний власний рух, то можна спостерігати періодичні відхилення траєкторії руху головного компоненту на небесній сфері від прямої лінії.

Ред.]Оптично подвійні зорі

Іноді буває, що дві фізично не пов'язані між собою зірки випадково проектуються на дуже близькі одна до одної точки небесної сфери. Такі зірки називаються оптично подвійними — на противагу «істинним», фізично подвійним. Класичним прикладом таких зірок є Міцар і Алькор у сузір'ї(Великої Медведиці).

Гравітаційна взаємодія між компонентами

22. Фізичні змінні залежно від особливостей змінності ділять на дві основні групи: пульсуючі… За амплітудами, тривалістю циклу та іншими особливостями кривих зміни блиску як пульсуючі, так і еруптивні змінні…

Ред.]Походження назви

Божа дорога — давня українська назва Чумацького Шляху. Походить від того, що цій дорозі нібито у золотій колісниці їздить пророк Ілля (християнський…

Ред.]Чумацький Шлях, як небесне явище

Чумацький Шлях при спогляданні на небі ми бачимо як неяскраву дифузну білу смугу, що проходить приблизно по великому колу небесної сфери. У північній півкулі наша Галактика перетинає сузір'я Орла, Стріли, Лисички, Лебедя,Цефея, Кассіопеї, Персея, Візничого, Тельця та Близнюків; у південному — Єдинорога, Корми, Вітрил, Південного Хреста,Циркуля, Південного Трикутника, Скорпіона та Стрільця. У Стрільці знаходиться галактичний центр.

Ред.]Історія відкриття Галактики

Ця оцінка в цілому відображує структуру Чумацького Шляху, хоча вона вельми неточна. Річ у тому, що окрім зірок до складу диска Галактики входять… Так, у 40-і рр. XX сторіччя, спостерігаючи галактику М31, більше відому як…

Ред.]Розміри

Якщо зменшити діаметр Чумацького Шляху до 130 кілометрів, то Сонячна система займала б лише 2 міліметри. Гало Чумацького шляху простягається…

Ред.]Вік

Ред.]Структура

Станом на 2006 рік, маса Чумацького Шляху за оцінками вчених складає близько 5,8×10¹¹ M_☉^[7] і налічує від 200 до 400 мільярдів зірок (якщо зірки малої маси домінують ^[8]). Тільки 0,01%^{[Джерело?]} всіх зірок Галактики перераховано і занесено в каталоги.

Ред.]Диск

За оцінками вчених, галактичний диск, що видається в різні боки у районі галактичного центру, має діаметр близько 100 000світлових років[11]. В… Поблизу площини диска концентруються молоді зірки і зоряні скупчення, вік яких…

Ред.]Гало

У той час як галактичний диск містить газ та пил, що ускладнює проходження видимих хвиль, сфероїдна компонента таких складових не містить. Активне… Зірки сферичної складової концентруються центру Галактики. Центральна,… Зірки і зоряні скупчення гало рухаються навколо центру Галактики дуже витягнутими орбітами. Через те, що обертання…

Ред.]Ядро

Для центральних ділянок Галактики характерна сильна концентрація зірок: у кожному кубічномупарсеку поблизу центру їх міститься багато тисяч.… Вважається, що довжина галактичної перемички складає близько 27 000 світлових…

Ред.]Спіральні рукави Галактики

Кожен спіральний рукав описує логарифмічну спіраль із підйомом приблизно 12 градусів. Вважається, що у нашій галактиці існують чотири основні… § 2 та 8 — Трьохкілопарсековий Рукав та Рукав Персея; § 3 та 7 — Рукав Норми та Рукав Лебедя (разом із нещодавно відкритим відгалуженням 6);

Ред.]Супутники Галактики

Наша Галактика, як гігантська зоряна система логічно, що повинна мати й супутники. Серед них найбільш відомі це карликові галактики, зоряні потоки та кулясті скупчення:

§ Велика Магелланова Хмара

§ Мала Магелланова Хмара

§ Карликова галактика Великий Пес

§ Потік Стрільця

§ Потік Хелмі^[22]

§ кулясте скупчення NGC 5466

Ред.]Положення Сонця у Галактиці

В околицях Сонця вдається відстежити ділянки двох спіральних рукавів, які віддалені від нас приблизно на 3 тис. світлових років. За сузір'ями, де… Швидкість обертання Сонця навколо центру Галактики майже збігається зі… Для Землі ця обставина надзвичайно важлива, оскільки у спіральних рукавах відбуваються бурхливі процеси, що породжують…

Ред.]Зіткнення з галактикою Андромеди у майбутньому

За допомогою комп'ютерного моделювання, фахівці з Гарвардського-Смітсонського Центру Астрофізики зробили висновок, що наша галактика та галактика… 26Міжзоряне середовище - речовина, що існує в просторі між зоряними системами в межах галактики, до якої входять гази вмолекулярній, атомній…

Туманности, ионизованные излучением

К туманностям, ионизованным излучением относятся также так называемые зоны ионизованногоуглерода (зоны C II), в которых углерод практически… Туманности, ионизованные излучением, возникают также вокруг мощных…

Туманности, созданные ударными волнами

Основными источниками сильных ударных волн в межзвёздной среде являются взрывы звёзд — сбросы оболочек при вспышкахсверхновых и новых звёзд, а также… Выбрасываемое вещество имеет скорости порядка сотен и тысяч км/с, поэтому… Газ, нагретый до температуры несколько миллионов градусов, излучает главным образом в рентгеновском диапазоне как в…

Структура Галактики

Анализ таблицы 11-2 показывает, что звёзды сильно концентрируются к плоскости Галактики. Это означает, что большинство видимых нами звёзд образует… Наша и другие галактики являются довольно разреженными звёздными системами.… Центральные области галактик, в том числе и нашей, привлекают особое внимание, так как там обнаруживают много…

Рис.11-1. Общая структура Галактики в разрезе

Общая структура Галактики в разрезе схематически показана на рис. 11-1. Следует помнить, что ни один из компонентов Галактики не имеет резких границ, так что граничные линии, отмечающие те или иные подсистемы, следует рассматривать как линии равной плотности, проведенные там, где плотность звёзд данного структурного элемента Галактики мала по сравнению со средней плотностью по всему его объему. Звёздный диск заканчивается на периферии Галактики раньше, чем газовый (имеет меньший диаметр), при этом толщина газового диска увеличивается к периферии Галактики из-за уменьшения составляющей силы тяготения в направлении оси z. Самой большой подсистемой оказывается аккрецированное гало, которое простирается почти до 100 кпк».

[Примечание Федора Дергачева:

Итак, в спиральных галактиках налицо две подсистемы, диск (население I типа) и гало (население II типа), которые пронизывают (пересекают) друг друга. В то же время объекты этих подсистем вращаются вокруг центра галактики с принципиально разными скоростями.

 

Поэтому, хотя это и не принято, для спиральных галактик нужно приводить не одну, а две кривые вращения - отдельно для каждой из подсистем (в настоящее время вращение диска и гало суммируется в одной кривой). Причем уже ясно, что аномальной (для объяснения которой привлекаются гипотеза о темной материи или «MoND» - модифицированная ньютоновская динамика) является именно кривая вращения плоской подсистемы. А сферическая подсистема, судя по всему, вращается медленно, в полном соответствии с механикой Ньютона, как будто рядом и нет «темной материи» или «галактического магнитного поля» или действует«MoND».]

Визначання відстані

Внаслідок річного руху Землі по орбіті близькі зорі дещо зміщуються відносно далеких, фактично «нерухомих» зір. За рік близька зоря описує на небесній сфері малий еліпс, розмір якого тим менший, що далі зоря. В кутовій мірі, велика піввісь цього еліпса приблизно дорівнює величині максимального кута, під яким із зорі видно піввісь земної орбіти, перпендикулярну до напрямку на зорю. Цей кут (π), називається річним або тригонометричним паралаксом зорі і використовується для вимірювання відстані до неї, на основі тригонометричних співвідношень між сторонами і кутамитрикутника, в якому відомий кут π та базис — піввісь земної орбіти. Відстань до зір, визначена за величиною її тригонометричного паралаксу π, дорівнює: r = 206265/π (а.о.), (1)де π — паралакс, виражений в кутових секундах.

В астрономії використовують спеціальну одиницю виміру відстані до зір — парсек (пк). Зоря, яка перебуває на відстані 1 пк, має паралакс рівний 1". Згідно з формулою (1), 1 пк = 206265 а.о. = 3*10¹⁶м.

Поряд з парсеком використовується ще одна спеціальна одиниця виміру відстані — світловий рік. Він дорівнює відстані, яку світло долає протягом року, і рівний 0,307 пк, або 9,46*10¹⁵м. Найближча до Сонячної Системи зоря — червоний карлик 12-ї зоряної величини — Проксима Центавра, має паралакс 0,762", тобто відстань до неї становить 1,3 пк (або 4,3 св.роки).

Ред.]Фотометричний метод визначення відстані

Основним способом оцінки абсолютної величин зір є спектральний: в спектрах зір одного і того ж спектрального класу знайдені особливості, які…

Ред.]Метод визначення фотометричної відстані, заснований на властивостях цефеїд

MV = − 3.88 − 2.87(lgP − 1) [3] де: § MV — абсолютна зоряна величина у жовтих (видимих) променях;

Гравітаційне червоне зміщення - явище зсуву частоти випромінюваного світла у червоний спектр по мірі його віддалення джерела випромінювання від масивних тіл. Гравітаційне червоне зміщення описується в рамках загальної теорії відносності та є одним із головних ефектів даної теорії.

Кваза́р (англ. quasar) — особо мощное и далёкое активное ядро галактики. Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной — их мощность излучения иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша. Следы родительских галактик вокруг квазаров (причём, далеко не всех) были обнаружены лишь позднее. В первую очередь квазары были опознаны как объекты с большим красным смещением, имеющие электромагнитное излучение (включая радиоволны и видимый свет) и настолько малые угловые размеры, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» — звёзд (напротив, протяжённые источники больше соответствуют галактикам)[1]..

Закон Габбла

v = H0d, де v - швидкість, d - віддаль, H0 - коефіцієнт пропорційності, який називають… Закон Хаббла є основним методом визначення відстані до далеких позагалактичних об'єктів[2].

Активна галактика

Сторія вивчення галактик

До кінця XVIII століття Шарль Мессьє склав каталог, що містив 109 яскравихтуманностей. Від часу публікації каталогу до 1924 року тривали суперечки… Вільям Гершель висловив припущення, що туманності можуть бути далекими… До середини XIX століття Джон Гершель, син Вільяма Гершеля, відкрив ще 5000 туманних об'єктів. Побудований на їх…

Ред.]Загальна характеристика

Галактики відзначаються різноманітністю: серед них можна виділити кулясті еліптичні галактики, дискові спіральні галактики,галактики з перемичкою… Однією з невирішених проблем будови галактик є темна матерія, що виявляє себе… У просторі галактики розподілено нерівномірно: на одних ділянках можна виявити цілу групу близьких галактик, а на…

Ред.]Класифікація

За морфологічними ознаками галактики поділяють на чотири типи: § еліптичні (E), 13% § лінзоподібні (SO), 22%