Добро пожаловать на сайт современной аналитической астрофизикиСтатьи | Форум | Автор

                          9. Конец жизни звезд

Что происходит со звездой в конце жизни? Какие физические процессы вынуждают звезду расширяться до размеров красного гиганта, сжиматься до размеров белого карлика и коллапсировать (взрываться)?

На эти вопросы астрономы и астрофизики пытаются ответить более сотни лет, но до сих пор никто не нашел ответов. Современные теории о гравитационном коллапсе, нейтронной звезде, черной дыре представляют собой фантазии знаменитых авторов, но не являются научными теориями.

В этом разделе мы проанализируем события, происходящие со звездами, и подберем физические законы, действия которых могут привести к этим событиям.

То есть, мы не будем выдумывать свои собственные законы, как это делают в теоретической физике для объяснения непонятных явлений. Мы откроем учебник классической физики, подберем закон, по которому это явление может произойти, и вставим его в цепочку событий.

Участие в синтезе легкого ядерного  топлива приводит к максимальному выделению энергии и созданию высокоэнергетической плазмы в «активной зоне» звезды. Возможно, при переходе звезды в стадию красного гиганта, большая часть этого ядерного топлива (водорода, возможно, некоторых изотопов гелия) израсходована. Энергии плазмы в «активной зоне» звезды не достаточно для удержания газо-плазменной смеси в объеме звезды.

  Ядерные реакции с участием тяжелых элементов (распад, деление, ядерные взрывы), которые, происходят на поверхности ядра, в самом ядре и в газо-плазменной смеси, увеличивают энергетический потенциал, и объем газо-плазменной смеси. Расширяясь, газо-плазменная смесь прорывает слабую «активную зону» — оболочку звезды.

         Что является причиной коллапса звезд?

Этот вопрос один из самых важных вопросов в астрофизике. Зная ответ на этот вопрос, мы будем знать, что происходит в недрах звезды на протяжении ее жизни.

Теория, которая говорит о том, что звезда коллапсирует из-за сжатия в ней материи под воздействием ее массы, мягко говоря, ошибочна, так как нет исследовательских данных подтверждающих ее.

Но в ядерной физике есть много экспериментов и испытаний, поддерживающих именно предлагаемую нами теорию.

  Сопоставим факты.

В космическом пространстве существуют звезды с малыми, средними и с большими массами.

После смерти звезды малой массы Mz< 1,5 Ms (Ms — масса Солнца), пройдя стадию красного гиганта, превращаются в белого карлика и через некоторое время угасают.

Звезды со средней массой 1,5 Ms < Mz< (3~5) Ms, пройдя через стадию красного гиганта и белого карлика — коллапсируют и превращаются в нейтронную звезду.

Звезды с большой массой (3~5) Ms < Mz проходят те же стадии, что и звезды со средней массой, но после коллапса превращаются в черную дыру. Следовательно, поведение звезды определяется ее массой, особенно в конце жизни.

Что же такое коллапс звезды?

Говоря более простым языком — это ядерный взрыв огромной мощности.

 Что происходит в недрах звезд?                                                                          

Ученые еще в прошлом веке поняли и получили подтверждение, что в звезде происходят ядерные реакции. Основными ядерными реакциями в звездах являются ядерные реакции синтеза. Главным источником выделяемой энергии в звездах являются термоядерные реакции синтеза.

Так давайте откроем учебник по ядерной физике и посмотрим. Возможно, здесь мы найдем похожие процессы, и, возможно, на эти процессы оказывает влияние количество вещества участвующего в них.

       Да! Такие процессы в ядерной физике существуют!

Это процессы деления и самопроизвольного распада тяжелых и очень тяжелых ядер.

Деление урана U и плутония Рu используется в ядерных реакторах в энергетике и в ходе взрывов урановых бомб. Взрыв урановой бомбы и является моделью коллапса звезд.

Разберем основные принципы и рассмотрим аналогию этих ядерных процессов с поведением звезд в конце жизни.

Для того, чтобы ядерный реактор, в котором в виде топлива используется уран U или плутоний Рu работал и вырабатывал энергию, необходимо чтобы масса используемого в нем топлива была определенного значения, а именно — критической или более. Минимальная масса ядерного топлива в конкретных физических условиях, в которой протекает цепная реакция деления, называется критической массой. 

Этот же принцип лежит в основе урановой бомбы.

Если масса взрывчатого вещества меньше критической массы, взрыва не будет, что мы видим в звездах малых масс.

Если масса урана в бомбе больше критической, происходит ядерный взрыв. Чем масса урана больше критической массы, тем с большей мощностью взрывается бомба. Во взрыве используется масса около 10% от массы самой бомбы. Такой же принцип, возможно, мы наблюдаем и у звезд.

Если масса звезды небольшая, звезда не коллапсирует.

Если масса звезды достигает каких-то критических значений и выше, то есть в звезде накоплена критическая масса тяжелых атомов или больше — звезда коллапсирует. Чем больше масса звезды, тем больше масса тяжелых атомов в звезде в конце жизни. Чем больше превышает критическую массу, масса тяжелых атомов, синтезированная в звезде к концу жизни, тем мощнее взрыв звезды в момент коллапса.                                                             

Мы не знаем, накопление, каких атомов, приводит к ядерному взрыву звезды. Но судя по тому, что в некоторых случаях на месте коллапса остаются нейтронные звезды, можно с большой вероятностью сказать, что взрыв происходит при развитии цепной реакции деления тяжелых ядер нейтронами. Вероятно, что цепная реакция деления осуществляется с участием ядер урана U и плутония Pu. Вполне возможны процессы самораспада и деления сверхтяжелых ядер, не существующих в земных условиях, но синтезирующихся в звездах. Возможно, самораспад этих сверхтяжелых ядер и дает толчок к началу реакции деления.

Следовательно, гравитационное сжатие звезды не может служить причиной коллапса звезды, так как нет фактов существования данных физических явлений. 

Существование нейтронных звезд и факта зависимости мощности взрыва (коллапса) звезды от ее массы, является свидетельством ядерного взрыва звезд путем деления тяжелых ядер нейтронами, хотя нельзя исключать возможность существования самопроизвольного распада тяжелых и сверхтяжелых ядер, и его влияния в данном процессе.

В свою очередь деление тяжелых ядер является свидетельством того, что в звезде синтезируются и накапливаются атомы тяжелых элементов периодической таблицы.

Итак, аналитическим путем по косвенным данным мы определили, что во время жизни звезды в ней происходит синтез не только легких, но и тяжелых, возможно, и сверхтяжелых ядер. Подтверждением этого факта является существование нейтронных звезд и факт влияния массы звезды на коллапс и его мощность.

         Составим цепочку событий, происходящих со звездой.

              — Эволюция звезд имеющих малую массу

В начале жизни звезда состоит из ядра, в котором находится сжатое топливо. Какое это ядро — твердое, жидкое или газообразное мы пока еще не знаем. Возможны сочетания разных состояний материи.