2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение02.07.2024, 00:26 


14/08/20
61
Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет, а не мгновенно как в бомбе?

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение02.07.2024, 00:38 


17/10/16
4737
dw4
Так как звезда-то появляется. Начинает холодное вещество сжиматься, температура и плотность увеличиваются до тех пор, пока сжатие не прекратится из-за давления от термоядерных реакций. Все, дальше не сжимается. Скорость термоядерной реакции при этом гораздо меньше, чем в бомбе. Термоядерная реакция - это не что-то типа "все или ничего". Может идти медленно, может - быстро. От плотности и температуры зависит. И от ядер, которые сливаются. Плотность и температура низкие - скорость термоядерной реакции низкая. Главное, чтобы она "не замерзла", т.е. выделяла столько тепла, чтобы температуры ей хватало для дальнейшего протекания. На звездах с этим легко, а вот в бомбе гораздо сложнее.

В бомбе все может идти только быстро и там все для этого сделано, т.к. условия для поддержания термоядерной реакции (температура и плотность) существуют в бомбе очень короткое время. В отличии от звезды, где торопиться некуда, в бомбе все должно взорваться, пока оно не не разлетелось и не остыло. А в звезде вещество с очень высокой температурой и плотностью может существовать очень долго и вообще без термоядерных реакций, т.к. тепло из звезды просто очень медленно уходит. Так что на звездах может идти очень медленная термоядерная реакция, и выделяющегося тепла ей хватает, чтобы продолжаться с такой низкой скоростью. В бомбе же нужно выделять гораздо больше тепла и гораздо быстрее, чтобы все вещество бомбы успело поучаствовать в процессе взрыва, а не просто разлетелоось бесполезно.

Как говорят, мощность тепловыделения в веществе Солнца примерно как у кучи прелых листьев. Просто ничто в сравнении с бомбой.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение02.07.2024, 09:43 


14/08/20
61
Т. е. причина в низком давлении на поверхности, и т/я реации идут только в самом центре, где давление для этого достаточно?

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение02.07.2024, 10:07 


17/10/16
4737
dw4
Давление и температура. Посмотрите структуру Солнца. И даже там, в глубине Солнца, ядерные реакции просто "тлеют" в сравнении с реакцией в бомбе.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение02.07.2024, 10:08 
Заслуженный участник


20/08/14
11662
Россия, Москва
Не только давления, но и температуры (т.е. протоны летают с большими скоростями) и наличия в природе квантовой механики - протоны при звёздных температурах, давлениях и плотностях в ядре почти не могут сблизиться настолько чтобы соединиться, температуры и давления мало, надо в десятки раз больше (как в бомбе) и за то что они всё же иногда таки сближаются сильнее чем должны и могут - отвечает квантовое туннелирование (эффект квантовой механики). Но вероятность этого очень мала (происходит редко) и потому звёзды не взрываются как бомбы и не прогорают за сотни лет. Но так как протонов в ядре звезды очень много, то даже такой маловероятный процесс выделяет достаточно энергии для нагрева газа звезды и остановки её сжатия.
Без квантовой механики звёзды сжались бы сильнее, в центре нагрелись сильнее, термоядерные реакции пошли бы быстрее (примерно как в бомбе) и звёзды прожили бы считанные сотни/тысячи лет, а самые большие просто взорвались бы.
Именно из-за сильной зависимости скорости термоядерных реакций от давления и температуры чем больше звезда, тем выше давление и температура в центре, тем быстрее идут термоядерные реакции и тем меньше она живёт. От 10 миллиардов лет для Солнца, до миллионов лет для сверхгигантов и до десятков триллионов лет для красных карликов.
Разумеется термоядерные реакции идут практически только в центре звезды, где высокие давление и температура, там реакций происходит относительно много и часто. "Практически" - отдельные случаи могут быть и в других местах, но это буквально единичные случаи и на поведении звезды они не сказываются.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение02.07.2024, 10:15 


14/08/20
61
Понятно, спасибо!

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение02.07.2024, 10:16 


17/10/16
4737
Где-то я уже про это говорил, но тут можно и повторить. В одной из лекций Попов сказал, что когда мы засекли солнечные нейтрино, то получили экспериментальное подтверждение: на Солнце прямо сейчас все еще идут термоядерные реакции, и оно работает так, как мы и думали. Я тогда подумал: Ого! Так значит, по внешнему виду Солнца и не отличишь, "живое" оно или там уже все давно выгорело. Т.е. не исключен был вариант, что оно светит, как сейчас, а термоядерные реакции там не происходят (или происходят как-то иначе, чем мы представляли).

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение02.07.2024, 11:50 
Заслуженный участник


28/12/12
7903
Еще надо добавить, что в Солнце идет очень медленная реакция $H+H$, а в бомбе - гораздо более быстрая $D+T$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение13.07.2024, 23:39 


14/08/20
61
Пусть черная дыра попала в облако водорода. Газ при падении на ЧД на некотором расстоянии от нее достигнет условий начала ТЯ-реакций. Такое наблюдается? Или ТЯ-реакций реакции начинаются уже за горизонтом событий, соответственно наблюдение невозможно?

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение14.07.2024, 00:22 
Заслуженный участник


20/08/14
11662
Россия, Москва
dw4 в сообщении #1646239 писал(а):
Газ при падении на ЧД на некотором расстоянии от нее достигнет условий начала ТЯ-реакций.
Не уверен: температуры вероятно достаточно, а вот давления нет, соответственно реакции будут идти очень медленно и потеряются на общем фоне теплового излучения. А нейтрино ловить так точно и такие слабые потоки пока не умеем.
Почитайте про Эддингтоновский предел светимости (и соответственно темпа аккреции) чтобы оценить порядок температур и давлений в газе.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение14.07.2024, 00:28 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
8457
Время ожидания первой реакции pp-цикла очень велико. По-моему, за это время вещество успевает свалиться из горячих областей аккреционного диска под горизонт событий, а на его место затекает свежее вещество. Это всё равно что стоять у мельничного жернова и ждать, когда прорастет зерно. С другой стороны, все протоны одинаковы... Хм.

Но даже если бы термоядерные реакции были, мы бы вряд ли заметили их вклад.
В квазарах внутренние области аккреционного диска разогреваются до сотен миллионов кельвинов и высвечивают порядка 10% энергии покоя, что на порядок больше, чем в звёздных термоядерных реакциях.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение14.07.2024, 00:32 


17/10/16
4737
dw4
Да не сказать ,чтобы мы наблюдали много аккреционных дисков у ЧД. Теоретически термоядерные реакции там протекать должны, препятствий для этого нет. Но не особо интенсивно.
Тут еще интересно заметить, что термоядерная реакция даже не требует какой-то запредельной температуры. Простейший ускоритель частиц, который можно собрать из консервной банки, уже обеспечивает слияние протонов (фузор Франсуорта-Хирша). Проблема таких устройств в том, что они потребляют больше энергии, чем дают.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение14.07.2024, 11:30 
Заслуженный участник


28/12/12
7903
Когда газ падает на нейтронную звезду, при накоплении достаточного слоя происходят термоядерные вспышки, наблюдаемые в рентгене. См. рентгеновские барстеры.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение14.07.2024, 13:14 
Заслуженный участник


20/08/14
11662
Россия, Москва
Только вспышка происходит не в падающем газе, а в накопившемся на поверхности, как и в случае новой. А у черной дыры нет поверхности и газ не накапливается, потому для них такие вспышки невозможны.

 Профиль  
                  
 
 Re: Почему в звездах т/я реакции идут миллионы лет?
Сообщение15.07.2024, 06:38 
Заслуженный участник


28/12/12
7903
Dmitriy40
Разумеется.
Про термоядерные реакции в аккреционных дисках я ни разу не встречал. Возможно, там недостаточная плотность.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 15 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, Jnrty, Aer, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group