Ох, эти звёзды… Гигантские топки ядерного синтеза. Они (как и наше Солнце) сжигают водород, превращая его в гелий (и другие элементы) и в процессе испускают очень много видимого света и энергии.



Но если посмотреть на коричневого карлика, он не будет выглядеть, как нормальная звезда (из главной последовательности), как наше Солнце. Коричневые карлики не могут выдать достаточно давления для того, чтобы сгорающий водород превращался в гелий. Они могут лишь превращать водород в дейтерий.

Давайте присмотримся к различиям этих процессов. Ядро атома водорода — это просто протон, с массой 938,272 МэВ/c2 (я использую именно эти единицы, потому что их очень легко преобразовать в энергию, достаточно просто умножить на c2, так как E=mc2). Дейтрон, ядро дейтерия, содержит протон и нейтрон (с массой 939,566 МэВ/c2), но поскольку они связаны в месте, общая масса дейтрона немного меньше массы двух протонов, 1875,613 МэВ/c2. Поэтому при слиянии двух протонов, в результате которого появляется дейтрон, высвобождается энергия в 0,931 МэВ. Секундочку – это не совсем так… Также им нужно сохранить квантовые числа, типа зарядов и лептонного числа. Так им нужно произвести позитрон и нейтрино: но не волнуйтесь, позитрон аннигилирует в звезде с электроном и добавит вам дополнительных 0,511 МэВ энергии, и поднимет общую сумму до 1,442 МэВ на одну реакцию синтеза.



В большинстве звёзд это первый шаг в цепной реакции, ведущий к производству гелия-4, имеющего общую массу в 3727,38 МэВ/c2. Это значит, что для каждых 4 протонов, синтезировавших гелий-4, мы получаем (включив два получающихся позитрона, аннигилирующих с электронами и выделяющих дополнительную энергию), 26,73 МэВ энергии. И вот как гелий-4 получается из дейтерия и протонов:



В результате, потратив такое же количество массы (допустим, 4 протона) для производства энергии, коричневые карлики выдают лишь 11% от энергии обычной звезды. Если добавить к этому их малую массу, уменьшенную скорость синтеза, мы и ответим на вопрос, почему коричневые карлики такие тусклые. Так насколько они тусклые? Возможно, эта иллюстрация поможет вам представить:



В следующий раз, выйдя на улицу, поблагодарите дружественное соседнее Солнце за теплоту, яркость и массу. В ином случае наш мир был бы холодным и одиноким местом.
Поделиться с друзьями
-->

Комментарии (12)


  1. dfgwer
    26.07.2016 21:37
    +2

    Ну оочень популярная статья


  1. DrSmile
    27.07.2016 00:06
    +3

    Вообще-то, все наоборот: коричневые карлики от нормальных звезд отличаются тем, что реакция слияния протонов p + p > D в них не идет. Это самая тяжелая реакция на пути к гелию, ответственная за долгое время жизни звезд. Напротив, реакции с участием дейтерия — одни из самых нетребовательных, собственно, поэтому все термоядерные эксперименты на Земле крутятся вокруг них.


    1. xeioex
      27.07.2016 15:11
      +1

      >коричневые карлики от нормальных звезд отличаются тем, что реакция слияния протонов p + p > D в них не идет. Это самая тяжелая реакция на пути к гелию, ответственная за долгое время жизни звезд.

      так и есть первый этап рекции самый труднопреодолимый. Это объясняется несколькими факторами:
      1) протоны достаточно легкие, поэтому скорость сталкивающихся протонов должна быть очень большой (порядка нескольких миллионов градусов), что бы сталкивающиеся частицы могли преодолеть силы отталкивания зарядов одного знака.
      2) образовавшийся в первой реакции атом He2 в большинстве случае распадается обратно на 2 протона, а не превращается в атом дейтерия, необходимый для последующих реакций синтеза.

      Не имея возможности использовать водород (так как температура недостаточна) как источник топлива, коричневым карликам остается использовать более легкодоступные атомы. В частности, они используют то небольшое кол-во атомов дейтерия и Li7 которое они унаследовали из газопылевого облака из которого они образовались. Эти атомы в свою очередь требуют меньшие температуру и давление для реакции.


  1. david52522
    27.07.2016 09:46

    А ведь на основе этой статьи можно хорошую, годную фантастику запилить — с добычей термоядерного топлива из отживших коричневых карликов и драмой)


  1. mladshij
    27.07.2016 09:46
    +1

    Вот только для реакции H+H->D температура и давление нужны выше, чем для реакции D+D->He-4. Поэтому сначала начинается именно вторая реакция. Так что есть большое подозрение, что автор (не переводчик) статьи не знает предмета, о котором пишет.


    1. david52522
      27.07.2016 10:51

      Вот потому-то собссно и «на основе этой статьи».


    1. justhabrauser
      27.07.2016 13:34

      D просто так на дороге не валяется, не?


      1. mladshij
        27.07.2016 14:45

        Не валяется. Поскольку он быстро выгорает в коричневый карликах. И новый не создаётся (уже несколько человек об этом написали).


  1. Chingiss
    27.07.2016 14:23
    +1

    Дочитал до МэВ/c2 и подвис… Впервые столкнулся с такой записью


    1. Mad__Max
      27.07.2016 16:12

      Ну вообще это как раз правильная запись. Просто обычно /с2 опускают, т.к. все и так понимают о чем речь когда масса в единицах энергии указана.


  1. simki
    27.07.2016 21:22

    Статью можно продолжить в виде: почему Юпитер такой тусклый? Он излучает, слабо, но излучает больше, чем получает от Солнца.


  1. slav1k
    28.07.2016 11:59

    Разве они не литий жгут?