
<< 7.2 Нейтронизация | Оглавление | 7.4 Роль нейтрино в ... >>
7.3 Два типа энергетических потерь
Обычная звезда находится в гидростатическом равновесии, при котором силы тяготения уравновешены градиентом давления. Если нет вырождения, то давление тепловое. Потери энергии звездой приводят к тому, что состояние равновесия все время изменяется. При этом надо различать два принципиально разных типа энергетических потерь -- обратимые и необратимые.
1. Процессы, при которых происходят однократные потери энергии, т.е. процессы типа
ионизации, диссоциации, рождение пар и т.п. являются обратимыми.
После того как произошло превращение, потери энергии прекращаются. Такие процессы
можно характеризовать величиной
эрг/г
, т.е. количеством энергии, которую нужно
затратить, чтобы перевести вещество в новое состояние.
2. Процессы, при которых образуются частицы, способные уходить из системы и уносить
энергию, являются необратимыми. Типичными примерами является рождение пар
-квантов и особенно пар нейтрино-антинейтрино. Звезды почти всегда практически
прозрачны для нейтрино. На конечных стадиях эволюции потери энергии через
нейтринные процессы являются преобладающими. Процессы такого типа характеризуются
величиной
эрг/г
с
, т.е. энергией, теряемой граммом вещества
в секунду.
Рассмотрим более подробно обратимые потери. Этот тип потерь лучше назвать не потерями
, а особенностями уравнения состояния. Рассмотрим уравнение состояния
,
где
-- удельная энтропия для идеального газа, состоящего из атомарного водорода.
При низкой температуре (
)



При высокой температуре, когда весь водород ионизован, газ состоит из двух компонент -- протонной и электронной. Поскольку энтропия аддитивна, получаем





Из первого соотношения мы видим, что


![]() |
(7.1) |
С другой стороны, при





![$\displaystyle [p][e^-]/[\mathrm{H}]\sim e^{-J/kT},
$](https://images.astronet.ru/pubd/2008/02/15/0001226214/img1472.gif)

По другому это можно понять, если вспомнить, что в неионизованном газе
,
, откуда


Теперь займемся фигурами равновесия. Рассмотрим водородную самогравитирующую
конфигурацию, когда ионизация еще не произошла (модель протозвезды). Ясно, что при
этом происходит сжатие, и на графике -
появляются три
равновесных решения, два из которых устойчивы, а одно неустойчиво
(см. рис. 47)
7.1. При еще более низких энтропиях (
меньших
) остается одно устойчиво состояние. Ясно, что переход из одного
устойчивого состояния в другое происходит скачком.
Все это происходит при температурах
К
эВ, т.е. при
температурах, гораздо меньших потенциала ионизации (
эВ). В формуле
Саха экспонента мала, но велик предэкспоненциальный множитель.
Теперь рассмотрим другой механизм потери устойчивости, который важен при температурах
0,5 МэВ. Это механизм фотодиссоциации железа, впервые рассмотренный Хойлом и
Фаулером:






В качестве примера приведем два значения
при разных плотностях:
![]() ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
0,35 | 0,50 |
В результате фотодиссоциации железа происходит потеря устойчивости и звезда начинает
быстро (за гидродинамическое время) сжиматься. Этот процесс подобен взрыву, но
движение вещества направлено внутрь, поэтому он называется имплозией (в отличие от
обычного взрыва ``explosion''). Кривые на плоскости -
при этом подобны
изображенным на рис. 47.
Поскольку во внешних слоях звезды могут оставаться несгоревшие элементы (C, O и пр.),
а при имплозии происходит сильный нагрев вещества, то возможно выделение ядерной
энергии, при котором имплозия сменяется обычным взрывом, направленным наружу. Раньше
думали, что этот механизм может объяснить взрыв звезд с массой
как сверхновых, однако самые последние расчеты показывают, что имплозия не сменяется
взрывом. Энергия уходит из звезды в виде нейтрино
(см. раздел 7.4).
В заключение рассмотрим случай, когда в термодинамическом равновесии может
находиться большое количество электронно-позитронных пар. Пусть давление излучения
много больше давления вещества
, но плотность вещества
все еще больше плотности излучения:






При температурах начинается интенсивное рождение пар (
). В
предельном случае
кроме излучения имеется равновесный релятивистский
электронно-позитронный газ. Полная плотность энергии при этом








<< 7.2 Нейтронизация | Оглавление | 7.4 Роль нейтрино в ... >>
Публикации с ключевыми словами:
Эволюция звезд - внутреннее строение звезд - термоядерные реакции - физические процессы
Публикации со словами: Эволюция звезд - внутреннее строение звезд - термоядерные реакции - физические процессы | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> |