6.4.2. Процессы в звездах главной последовательности
Вновь образовавшиеся звезды будут находиться на главной последовательности очень долго. Горение водорода – самая длительная стадия в жизни звезды, так как в молодой звезде водорода до 70 % от всей массы. При превращении водорода в гелий выделяется большое количество энергии. Вес вышележащих звездных слоев уравновешивается на стадии главной последовательности давлением звездного газа.
Модель 5.2.
Синтез гелия
В звездах главной последовательности происходит реакции так называемого протон-протонного цикла.
p + p
> 2D + e+ + ?e
D + p
> 3He + ?
3He + 3He
> 4He + 2p
или
p + p
> 2D + e+ + ?e
D + p
> 3He + ?
3He + 4He
> 7Be + ?
7Be + e–
> 7Li + ?e
7Li + p
> 24He
Таким образом, в результате из четырех протонов образуется ядро гелия:
4H > He + 2e+ + 2?e + 25,7 МэВ.
Звезды, у которых масса превышает массу Солнца в несколько раз, реализуют другие термоядерные реакции, в которых главными участниками являются ядра гелия. Выделение энергии при горении гелия примерно на порядок меньше, чем при горении водорода, поэтому время жизни и число звезд на этой стадии значительно меньше, чем звезд главной последовательности. Но благодаря высокой светимости (это звезды, находящиеся на стадии красного гиганта или сверхгиганта), они хорошо изучены.
Модель 6.7.
Реакции в горячих звездах
Наиболее важная реакция у этих звезд – тройной альфа-процесс.
12C + p
> 13N + ?
13N
> 13C + e+ + ?e
13C + p
> 14N + ?
14N + p
> 15O + ?
15O + p
> 15N + e+ + ?e
15N + p
> 12C + 4He
Такие реакции возможны только в звездах массивнее и горячее Солнца. Углерод выступает в роли катализатора.
При более высоких температурах, как показывают теоретические расчеты, происходят реакции горения C12, O16, Ne20, Mg24, Si28. Энерговыделение в них сравнимо с энерговыделением в 3?-реакции, однако мощное нейтринное излучение из-за высокой температуры 2•109 K делает время жизни звезды на этих стадиях много меньше, чем на стадии горения гелия. Вероятность обнаружения таких звезд крайне мала, и в настоящее время нет ни одного уверенного отождествления звезды в спокойном состоянии, выделяющей энергию за счет горения С12 или более тяжелых элементов.
Звезды главной последовательности являются самыми распространенными во Вселенной. Солнце, типичная звезда главной последовательности, за последние 5 миллиардов лет уже израсходовало половину водородного топлива и сможет поддерживать свое существование в течение еще 6–7 миллиардов лет, прежде чем запасы водорода в его ядре иссякнут. Тогда Солнце превратится в красный гигант.
