Wykres Herzsprunga-Russela (H-R) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 1

Transkrypt

1 Wykres Herzsprunga-Russela (H-R) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 1

2 Proto-gwiazdy na wykresie H-R Reakcje termojądrowe - B.Kamys 2

3 Masa-jasność, temperatura-jasność n= Reakcje termojądrowe - B.Kamys 3

4 Ewolucja gwiazd: ciąg główny - olbrzymy Gwiazdy o różnych masach podlegają nieco innym etapom ewolucji Reakcje termojądrowe - B.Kamys 4

5 Ewolucja Słońca Po opuszczeniu ciągu głównego zamieni się w czerwonego olbrzyma, potem w mgławicę planetarną a na końcu w białego karła Reakcje termojądrowe - B.Kamys 5

6 Mgławice planetarne Mgławice są bardzo jasne (ze względu na rozmiary). W Galaktyce zaobserwowano ok Reakcje termojądrowe - B.Kamys 6

7 Inne mgławice planetarne Reakcje termojądrowe - B.Kamys 7

8 Ewolucja gwiazd cięższych od Słońca Gwiazdy ciągu głównego o masie < 8 M zachowują się tak jak Słońce M>8M uzyskują jako czerwone olbrzymy masę większą od 1.4 M ( masa Chandrasekhara ) i zamieniają się w Gwiazdę neutronową (M <3 M ) Czarną dziurę lub Supernową Reakcje termojądrowe - B.Kamys 8

9 Supernowe typu Ia Gdy biały karzeł jest blisko masywnej gwiazdy może pobierać od niej masę aż przekroczy masę Chandrasekhara gwałtowne zagęszczenie reakcje termojądrowe - eksplozja Reakcje termojądrowe - B.Kamys 9

10 Supernowe typu II Gwiazdy o masie większej od 9 mas Słońca (na ciągu głównym) stają się niestabilne jako czerwone olbrzymy. Masa żelaznego rdzenia przekracza masę Chandrasekhara implozja grawitacyjna reakcje jądrowe (odpychanie neutronów): rozbicie żelaza na neutrony i cz. alfa eksplozja (fala uderzeniowa) rozchodząca się na zewnątrz Reakcje termojądrowe - B.Kamys 10

11 Supernowa 1987A Reakcje termojądrowe - B.Kamys 11

12 Blask supernowej Reakcje termojądrowe - B.Kamys 12

13 Supernowa 1987A po 20 latach Reakcje termojądrowe - B.Kamys 13

14 Są słabo widoczne, Gwiazdy neutronowe Reakcje termojądrowe - B.Kamys 14

15 chyba, że są PULSARAMI Reakcje termojądrowe - B.Kamys 15

16 Pulsar w Mgławicy Kraba podświetla ją jak lampa Reakcje termojądrowe - B.Kamys 16

17 Pulsar w mgławicy Kraba c.d. Natężenie promieniowania w funkcji czasu Reakcje termojądrowe - B.Kamys 17

18 Czarne Dziury Olbrzymy o masie większej od 3 mas Słońca zamieniają się w czarne dziury Objawiające się przez efekty grawitacyjne lub świecenie dysku akrecyjnego gwiazdy blisko leżącej Reakcje termojądrowe - B.Kamys 18

19 Wnętrze gwiazdy (Słońca) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 19

20 Spalanie wodoru cykl P-P Reakcje cyklu PPI 89% dla Słońca Reakcje cyklu PPII 10% dla Słońca Reakcje cyklu PPIII 0.02% dla Słońca Reakcje termojądrowe - B.Kamys 20

21 Cykl PP-I Reakcje termojądrowe - B.Kamys 21

22 Cykl C-N-O (1% dla Słońca) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 22

23 Cykl C-N-O c.d Reakcje termojądrowe - B.Kamys 23

24 Koniec spalania H w centrum gwiazdy Ustaje promieniowanie hamujące zapadanie się grawitacyjne gwiazdy Następuje zapadanie się rdzenia powodujące zagęszczenie rdzenia i podniesienie jego temperatury co ogrzewa zewnętrzne warstwy wodoru Pali się wodór w sferycznej powłoce dokoła rdzenia powodując gwałtowne powiększenie się gwiazdy (nawet 1000 razy) powiększenie gwiazdy ochładza zewnętrzną warstwę (staje się czerwona ) pojawia się CZERWONY OLBRZYM Ogrzewa się rdzeń helowy co potem powoduje zapalenie się helu Reakcje termojądrowe - B.Kamys 24

25 Spalanie H poza centrum gwiazdy Reakcje termojądrowe - B.Kamys 25

26 Spalanie He w centrum gwiazdy Reakcje termojądrowe - B.Kamys 26

27 Spalanie He poza centrum gwiazdy Reakcje termojądrowe - B.Kamys 27

28 Reakcje spalania He c.d. Ponieważ 8 Be jest niestabilny więc z poprzednimi reakcjami konkuruje reakcja 12 C + 4 He = 16 O+gamma Reakcje termojądrowe - B.Kamys 28

29 Reakcje spalania He Konkurencja rozpadu 8 Be na 2 4 He oraz rozpadu 12 C* na 8 Be+ 4 He z rozpadem 12 C* na 12 C+gamma (0.04%) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 29

30 Czerwony olbrzym Głównym składnikiem czerwonego olbrzyma jest więc 4 He, 12 C i 16 O które mogą dalej łączyć się w Ne, Mg, Si aż do Fe (poniżej f oznacza część energii zabieranej przez neutrina) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 30

31 Budowa rdzenia czerwonego olbrzyma Reakcje termojądrowe - B.Kamys 31

32 Produkcja jąder cięższych od Fe Procesy fuzji dla cięższych jąder są endoenergetyczne (Q<0) Bariera kulombowska jest coraz wyższa więc energie zderzających się cząstek także coraz wyższe Neutrony NIE czują bariery kulombowskiej więc przyłączenie neutronów do jąder jest głównym procesem produkcji cięższych jąder Problemy: Neutrony muszą powstać w reakcjach Jądra końcowe mogą się rozpadać Reakcje termojądrowe - B.Kamys 32

33 Rozpad beta To najważniejszy proces w gwiazdach konkurujący z fuzją jądrową wywołaną neutronami Reakcje termojądrowe - B.Kamys 33

34 Rozpady jąder atomowych Reakcje termojądrowe - B.Kamys 34

35 Zródła neutronów Reakcje jądrowe zachodzące powoli (s=slow) np. Reakcje zachodzące gwałtownie (r=rapid) jak w wybuchach supernowych duży strumień neutronów przy zapadaniu się rdzenia Fe z emisją cząstek alfa i neutronów Reakcje termojądrowe - B.Kamys 35

36 Jądra atomowe ścieżka stabilności Proces (p,gamma) Proces (gamma,n) Proces r Proces s Reakcje termojądrowe - B.Kamys 36

37 Procesy s i r Reakcje termojądrowe - B.Kamys 37

38 Jądra tworzone przez procesy s i r Reakcje termojądrowe - B.Kamys 38

39 Skład promieni kosmicznych Skład pierwiastkowy promieni kosmicznych i skład Układu Słonecznego jest różny np. efekt Li-Be-B spalacja jąder atomowych Reakcje termojądrowe - B.Kamys 39