лекция 9

До 1975 г., ядрото и физиката на елементарните частици се считат за различни области на науката, и само няколко са се опитали да разберат как открития в една област може да стимулира изследванията в друга. В средата на 70-те години, стана ясно, че изучаването на еволюцията на ранната вселена предоставя уникална възможност за опознаване на високо енергийни явления, които е невъзможно да се пресъздаде в лабораторията.

9.1. Модерният идеята за еволюцията на звездите

9.1.1. Гравитационното свиване. Основни източници на енергия на звездите.

Звездите излъчват енергия, поради настъпили в тях термоядрени реакции. Въпреки, че тази идея за дълго време (от откриването на ядрени реакции), изразени от някои учени, но тя се базира на детайлна количествена теория на звездните енергийни източници Bote е разработена само през 1939 г.

Според съвременните представи за родени звезди на разширени газово-прахови комплекси, състоящи се основно от водород. Поради гравитационни нестабилност газ прах сложни разделя на множество по-малки парчета, облаци. Всеки един от тези облаци все още не е звезда, но тя може да се превърне в звезда, ако масата й е достатъчно голяма. В този случай, той се нарича протозвезда. В резултат на гравитационната компресия загрята протозвезда. Когато протозвезда вътрешна температура достигне стойности достатъчно за протичане на реакциите на синтез протон-протон, и гравитационно компресия е спрян поради захранване на налягането на газа-кинетична и протозвезда става звезда.

Ние очакваме, средната температура на звездата от момента на учредяването си от облаци газ и прах. Очевидно е, че това е достатъчно, за да се знае средната кинетична енергия на топлинното движение на звездни частици. За простота, ние приемаме, че звездата се състои от водород, който е напълно йонизиран при висока температура във вътрешността на звездата. Енергията на топлинна движението на частиците се получава поради гравитационната енергия освобождава при компресия протозвезда. Въпреки това, не всички освободен гравитационната енергия отива в загряване на звездите. Значителна част от нея се изразходва за радиация. Ето защо, ние не използваме закона за запазване на енергията, както и класическата virial теорема.

Теорема virial - връзка между средната кинетична енергия система Ek на частици, които се движат в ограничена област на пространството, с действащите сили в тях:

Сумата се нарича Virialom Klauziusa.

Virial теорема се отнася до поведението на механичната система на частици, извършване на ограничен движение. Ако ри - радиус вектор на аз-ти частица, MI - неговата маса и Fi -action по силите й, а след това

Ние обобщим тези отношения във всички частици в системата и нека Ek своята кинетична енергия. след това

Нека средно това уравнение върху физически безкрайно голям период от време и да получите T

Когато T® ¥ поради ограниченото пространство, в което се движи система, от лявата страна е нула, и като резултат има

= 0 (virial Clausius).

Ако силите характеризират с потенциал U (ри), на virial теоремата могат да бъдат написани като (9.4)

1 / R, вторият в горната формула представлява средната потенциалната енергия. В този случай крайната съотношението между средната за кинетичните и потенциални енергиите, които произтичат от Клаузиус virial воля

Това означава, например, че за пространството обект като протозвезда, неговата гравитационната енергия Ug е отрицателно и абсолютната стойност на два пъти на кинетичната енергия на транслацията топлинна движението на частици на материята.

Гравитационна енергия освободени в процеса на компресиране на протозвездата се консумира не само за увеличаване на кинетичната енергия на топлинната движение на частиците на финала, но също така, прекарано на електромагнитно излъчване и неутрино. От закона за запазване на общата енергия на една затворена система, от това следва, че

Следователно, като се има предвид virial теорема получаваме.

По този начин, половината от гравитационната енергия на звездата, гравитационна освободена по време на компресия протозвезда неговото превръщане в звезда отива за увеличаване на кинетичната (топлинна) енергия на звездата, а другата половина се извършва далеч от радиация. Когато ще се случи реакцията на синтез и стабилно състояние стойност ще останат непроменени. Тогава всички от енергията, освободена по време на реакциите на синтез ще бъдат увлечени от радиация.

Ние очакваме, средната температура на звездата. За тази цел, означен т (г) маса звездна значение в областта на радиуса г. чийто център съвпада с центъра на звездата. Ако падне върху тази сфера на безкрайна маса дм освободен гравитационното енергия общо гравитационното енергия, освободена по време на образуването на звездите, дадени от интеграла, където М - образувани масови звезди. Както е показано по-горе половината от тази енергия отива в отопление на звездата. Впоследствие, когато гравитационното свиване престава, започва да се разпределят в рамките на звезда енергия се дължи на термоядрен синтез, който предвижда поддържане на температурата и на емисиите на това ниво. В резултат на това на топлинна енергия на звездата ще остане непроменена и изрази половината неразделна написано по-горе. Това неразделна може да се изчисли точно, ако не е известна плътност на звездна материал, в зависимост от радиуса. Поради незнание R (R) ще трябва да бъде оценка на съдържанието. очевидно

където R е радиусът на звездата (9.7)

Това означава, че по определен начин осреднена стойност.

Ние сме ангажирани в средната температура на оценката не е звезда на всички, звездите са само образуван от облака от газ и прах, състоящ се почти изцяло от йонизиран водород. Благодарение на високата температура, положени върху нея класическите статистически Boltzmann. Средната енергията на топлинна движение на протона е равно на 3 / 2kT. Същото важи и за свободното електрона. Броят на протоните заедно с електрони в звезда е равна на 2М / т.т. Следователно, топлинната енергия на звездата е 3MkT / т.т. Приравняването на този израз на средната кинетична енергия намери по-горе, ние

Точна изчисление от тази формула изисква познаване на плътността на звезда вещество в зависимост от радиуса (вж. Фиг. 9.3). Но тъй като

Ние прилагаме тези оценки на слънце. MQ 2 х 10 = 33гр; RQ = 7 х 10 октомври см. След това се получи

Оптичен метод е приложим само слънчевата повърхност температура. Това е 6 х 10 март К. Въпреки това, в съвременни модели нд тегло на външната обвивка, при което температурата Т <10 6 К, составляет всего около 1% общей массы Солнца. Для точного вычисления температуры, как уже указывалось, надо знать распределение плотности вещества в недрах Солнца. Современные расчёты по моделям дают для центра Солнца ТQ =15×10 6 К. РQ =3,4×10 17 дин /см 2. rQ = 160 г/см 3 ; LQ = 3,83×10 33 эрг/сек.

По този начин, свиването гравитационното загрява вътрешните недрата на звездата до температура

10 юли К (1 КЕВ) и по-горе. Това е достатъчно, за да вътрешността на звездата започна синтез на тежки елементи. Такъв синтез е източник на енергия, излъчвана от звездите. По принцип - синтез на тежки елементи (за предпочитане хелий) от водорода, който определя основния размер на атомите във вселената (

90% водородни атоми; ×

Теоретични оценки показват, че когато М £ 0,1MQ гравитационното сгъстяване е недостатъчна за температура на топене. Ето защо процесът на гравитационно свиване на всички планети на Слънчевата система, включително и Юпитер (М ¥ = 0,001MQ), не е довело до образуването на звездите на спътника.

гравитационното компютъра на налягане в центъра на звезда, може да се намери чрез решаване на уравнението на хидростатиката:

където m (с) е масата на R (R) е плътността.

По този начин, на налягането в центъра на звездата е равно на

От това следва, или като цяло,

при което - гр безразмерен коефициент R зависи само от разпределението на плътността по радиуса на звезда.