Explosiv nukleosyntes

Explosiv nukleosyntes  - nukleosyntes som sker i stjärnor som har förlorat hydrostatisk jämvikt : till exempel under supernovaexplosioner . Man tror att i processerna för explosiv nukleosyntes, åtminstone delvis, bildas alla kemiska grundämnen från kol till järn , liksom vissa grundämnen tyngre än järn [1] .

Massiva stjärnor, så länge de är i hydrostatisk jämvikt, kan syntetisera kol och tyngre grundämnen i sin kärna , upp till järn i massa. De allra flesta kärnor som syntetiseras har dock ett jämnt laddningstal och ett masstal som är en multipel av 4, eftersom de alla syntetiseras med deltagande av kärnor ( alfapartiklar ) [2] .

Före utvecklingen av teorin om explosiv nukleosyntes ansågs ursprunget till kärnor som var mycket tyngre än 56 Fe vara oklara, eftersom de under vanliga kärnreaktioner har tid att förfalla med frigörandet av energi. Men i verkligheten finns det energiskt ogynnsamma kärnor upp till transuran. Endast en studie av stjärnornas utveckling gav en förklaring till detta: under stjärnornas kollaps , när en enorm mängd neutroner skjuts ut , uppstår deras multipla fångster av relativt lätta kärnor i stjärnans expanderande skal. Således bildas kärnor med ett överskott av neutroner, som sedan genomgår beta-sönderfall med en ökning av kärnans ordningsnummer . Förutom processen för supernovakollaps , tror man att explosiv nukleosyntes också kan inträffa under sammanslagning av neutronstjärnor [3] .

På grund av det faktum att en betydande mängd materia skjuts ut i det interstellära mediet under supernovaexplosioner, bildas unga stjärnor redan av materia som är rikare på tunga grundämnen, och som regel har de själva fler av dem [4] .

Upptäcktshistorik

Till en början trodde man att tunga grundämnen huvudsakligen bildades vid universums ursprung, men 1946 lade Fred Hoyle fram hypotesen att grundämnen som är tyngre än helium syntetiseras i kärnorna av massiva stjärnor [5] . Men vid den tiden var lite känt om supernovor, och Hoyle antog att materia slungades ut i det interstellära mediet på grund av stjärnornas för snabba rotation. År 1954 förbättrade Hoyle sin teori, och den gjorde det möjligt att förklara var materialet från kol till nickel kom ifrån i sådana mängder som det observeras. Hoyle beskrev reaktionerna mer i detalj och förutspådde också att under gravitationskollapsen av kärnorna i massiva stjärnor syntetiseras tyngre grundämnen där, som sedan kastas ut i rymden [6] .

1957 vidareutvecklade Marguerite Burbidge , Geoffrey Burbidge , William Fowler och Fred Hoyle denna teori och fick en ganska exakt förklaring av antalet olika kemiska grundämnen i universum. Deras artikel blev mycket citerad och är känd i den engelskspråkiga litteraturen som "artikel B 2 FH", efter de första bokstäverna i författarnas efternamn [7] [8] .

År 1970 visade William Arnett och kollegor att som ett resultat av kollapsen av en kärna stiger dess temperatur kraftigt, en stötvåg uppstår i den , och under sådana förhållanden syntetiseras kärnor med andra massa- och laddningstal mycket mer effektivt [9 ] [10] .

Anteckningar

  1. ↑ Explosiv nukleosyntes . Hämtad 13 april 2020. Arkiverad från originalet 18 juli 2020.
  2. ↑ Heliumförbränning. Röda jättar. .
  3. ↑ Tunga grundämnen kom in i solsystemet från neutronstjärnor som slogs samman 80 miljoner år innan de bildades • Science News . "Element" . Hämtad 24 juni 2020. Arkiverad från originalet 29 december 2020.
  4. ↑ Thielemann, Fr.-K.; Nomoto, K.; Hashimoto, M.-A. Core-Collapse Supernovae and Their Ejecta  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1996. - Vol. 460 . — S. 408 . - doi : 10.1086/176980 . - .
  5. ↑ Hoyle, F. Syntesen av elementen från väte  // Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society  : tidskrift  . - Oxford University Press , 1946. - Vol. 106 , nr. 5 . - s. 343-383 . - doi : 10.1093/mnras/106.5.343 . - .
  6. ↑ Hoyle, F. Om kärnreaktioner som förekommer i mycket heta STJÄRNOR. I. Syntesen av element från kol till nickel  (engelska)  // The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1954. - Vol. 1 . — S. 121 . - doi : 10.1086/190005 . - .
  7. ↑ B2FH-papper : Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G.R.; Fowler, William A.; Hoyle, F. (1957). Syntes av elementen i stjärnor. Recensioner av modern fysik. 29(4): 547-650. Bibcode:1957RvMP…29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547
  8. ↑ Burbidge, E.M.; Burbidge, G.R.; Fowler, W.A.; Hoyle, F. Synthesis of the Elements in Stars  // Recensioner av modern fysik  : tidskrift  . - 1957. - Vol. 29 , nr. 4 . - P. 547-650 . - doi : 10.1103/RevModPhys.29.547 . - .
  9. ↑ Woosley, SE; Arnett, W.D.; Clayton, DD Den explosiva förbränningen av syre och kisel  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1973. - Vol. 26 . - s. 231-312 . - doi : 10.1086/190282 . - .
  10. ↑ Arnett, W.D.; Clayton, D.D. Explosive Nucleosynthesis in Stars   // Nature . - 1970. - Vol. 227 , nr. 5260 . - s. 780-784 . - doi : 10.1038/227780a0 . — . — PMID 16058157 .

Länkar