 |
Астронет: К. А. Постнов/ГАИШ Лекции по Общей Астрофизике для Физиков http://variable-stars.ru/db/msg/1170612/node41.html |
<< 7.3 Предел Чандрасекара | Оглавление | 7.5 Вспышки сверхновых >>
7.4 Нейтронизация вещества и потеря устойчивости звезды.
Ядерная эволюция в недрах звезд сопровождается увеличением относительного
содержания нейтронов: если в начале эволюции в веществе, состоящем
на 75% из водорода и 25% из гелия, на 6 протонов приходится 1 нейтрон,
то уже после образования гелия это соотношение уменьшается до 1:1.
С ростом плотности и началом вырождения электроны приобретают из-за
принципа Паули релятивистские скорости (уже при 
г/см
).
Начиная с некоторой пороговой энергии электронов (энергии Ферми)
становятся возможными процессы нейтронизации вещества:
Заметим, что
-распад образующихся радиоактивных ядер запрещен принципом
Паули, т.к. электроны вырождены и все возможные энергетические
состояния заняты.
При нейтронизации упругость вырожденного вещества уменьшается, так как уменьшается концентрация электронов при сохранении плотности барионов (фазовый переход 1-го рода), и показатель адиабаты уменьшается с 5/3 до 4/3. Поэтому нейтронизация вещества является одним из основных физических процессов, приводящих к потере устойчивости (коллапсу) ядер звезд на поздних стадиях эволюции.
Другая причина потери гидростатической устойчивости звезды - эффекты общей теории относительности: в ОТО давление вещества дает вклад в силу притяжения (образно говоря, давление "весит"), поэтому при больших плотностях и давлениях вырожденного газа эффекты ОТО приводят к дополнительным силам, стремящимся сжать звездное вещество.
При нейтронизации вещества звезда очень быстро теряет устойчивость: потеря
упругости приводит к сжатию и нагреву, но отрицательная теплоемкость обычных
звезд здесь перестает срабатывать, так как давление газа, противодействующее
сжатию, почти не зависит от температуры. Большая часть энергии от
гравитационного сжатия уносится нейтрино, образующимися при нейтронизации, и
даже если рост температуры при коллапсе снимает вырождение электронного
газа, энергия продолжает уноситься антинейтрино в ходе процессов
бета-распадов перегруженных нейтронами ядер. Необратимые потери энергии при
прямых и обратных бета-распадах получили название УРКА-процессов (впервые
рассмотрены Гамовым и Шенбергом). Объемные потери энергии при УРКА-процессах
сильно зависят от температуры и составляют
(Пинаев) а с учетом реакций, идущих через обмен нейтральным Z-бозоном
и
Таким образом, на заключительных стадиях эволюции нейтринная светимость звезд (состаляющая на главной последовательности несколько процентов от фотонной светимости) значительно возрастает и становится преобладающей.
<< 7.3 Предел Чандрасекара | Оглавление | 7.5 Вспышки сверхновых >>