[Список Лекций] [Звёздная биография Земли и её роль в Солнечной системе] [Этапы и стадии развития звёзд] [Пятый этап развития звёзд] [^]

Звёздная биография Земли и её роль в Солнечной системе

Пятый этап развития звёзд

Все химические элементы с порядковым номером более 83 радиоактивны и относятся к компонентам следующего этапа эволюции звезды. Переход от одного типа ядерных реакций к другому сопровождается сжатием и разогреванием звезды. В некоторых случаях очередное сжатие может привести к взрыву, перед которым все ядерные реакции в звезде особенно интенсивны. За короткий промежуток времени рождается огромное количество нейтронов. Ядра успевают поглотить нейтроны быстрее, чем происходит их β–-распад. Неустойчивость элементов с массой, большей массы висмута, уже не мешает синтезу. Цепь превращений будет удлиняться и может привести к образованию очень тяжелых элементов (на некоторых звездах вплоть до калифорния) [15].

Это пятый этап в эволюционном развитии звезды с температурой в центре ядра Т > 150 МК. Начавшись с синтеза радиоактивных 20984Po, 21085At, 22286Rn, а затем 22387Fr, 22688Ra, он продолжается формированием актиноидов: 22789Ac–262103Lr – элементов 7-го периода таблицы Менделеева (табл. 2). Радиоактивность – самопроизвольный распад и превращение одних ядер химических элементов в другие, сопровождаемые испусканием заряженных α- и β–-частиц, а также γ-лучами (коротковолновым электромагнитным излучением). При этом положительная α-частица – ядро атома гелия – имеет двойной положительный заряд (z = 2) и массу, равную 4 а. е. м., отрицательная β–-частица – электрон – один отрицательный заряд при почти полном отсутствии массы. Среди актиноидов наиболее уникальными свойствами обладают урановые (Th, U) и трансурановые (Np, Pu) элементы, способные к производству цепной ядерной реакции. Цепной ядерной реакцией называется реакция, в которой частицы, вызывающие ее (нейтроны), образуются как продукты этой реакции на предыдущем шаге последовательности. На рис. 1 представлены четыре радиоактивных семейства: тория и нептуния (23290Th, 23793Np) и двух изотопов урана (23892U, 23592U). Радиоактивное семейство – ряд генетически связанных радиоактивных изотопов, в котором каждый последующий изотоп образуется в результате распада предыдущего. В ряду есть родоначальник и замыкающий (стабильный изотоп). Кроме того, имеют место два основных вида радиоактивного распада. При α-распаде (испускание α-частиц) массовое число ядра изотопа (А) становится на 4 а. е. м. меньше. (А = z + n, где z –количество протонов, n – нейтронов). Для радиоактивных семейств А равно кратности 4n. Так, для 23290Th А = 4n, 23793Np А = 4n+1, 23892U А = 4n+2, 23592U А = 4n+3. β–-распад не влияет на А. Цепная реакция сопровождается выделением огромной энергии: около 200 МэВ при делении каждого ядра.

Вероятно, эти цепные реакции происходят в звезде на пятом этапе ее развития.

Звезда, достигшая пятого этапа эволюции, видимо, может быть отнесена к категории белого карлика. Существует представление, что белый карлик – слабосветящая звезда, масса которой сравнима с массой Солнца, но плотность и сила тяжести на ее поверхности чрезвычайно велики. В зависимости от энергетических условий белый карлик может менять цвет в пределах набора цветов ранних спектральных классов. (Спектральные классы – группы спектральных линий, находящиеся в спектрах атомов и подчиненные определенным закономерностям. Первый класс белых карликов представляет собой набор спектральных линий от красной до фиолетовой (по типу радуги).

Итак, в современных моделях звезд эти космические тела рассматриваются как ядерные топки, в которых за счет ядерных реакций происходит синтез всех химических элементов от гелия до самых тяжелых трансурановых [8]. По нашим предположениям, такой путь развития прошла Протоземля.

В литературе по космическим исследованиям описываются также вспышки новых и сверхновых звезд. Зарегистрированы случаи повторных вспышек тех же звезд. Как установлено, вспышка новой звезды есть не что иное, как срыв ее внешних газовых оболочек, которые с огромной скоростью несутся в окружающее звезду пространство, раздуваясь, как мыльный пузырь. При этом оболочка становится все более разреженной. В свою очередь, сбрасывание оболочки приводит к усилению разогрева звезды, синтезу более тяжелых ядер и возможности повторной вспышки, притом более мощной. Звезда может потерять около 10–4 своей массы и не разрушиться.

[^]