Почему звезды не состоят из железа?

[B3LYP]

Как мне объяснили, дефект масс сосредоточен в середину таблицы Менделеева - к железу. Это значит, что если например превратить грамм никеля в грамм железа, то скорее всего выделится какая-то энергия. На этом принципе давно пытаются построить LENR-реакторы, но пока не получается (затраты энергии, требуемые на инициализацию реакции, превышают экзотермический эффект).
Но по идее, если любое вещество нагреть до достаточно высокой температуры, обязательно произойдёт максимально экзотермичная реакция. Почему тогда звезды не состоят из железа? Температура в звёздах недостаточна? Может существуют особо горячие звёзды, состоящие из одного железа (точнее превращающиеся в железо со временем)?

[DimaM]

В массивных звездах, где реакции доходят до железа, происходит коллапс ядра. Потому звезды из железа бывают, но очень недолго.

(Оффтоп)

Одно непонятно: зачем вы сюда шарлатанов тянете?

[Ende]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Астрономия»
Причина переноса: тематика.

[B3LYP]

DimaM

1) Что такое коллапс ядра?
2) О каких шарлатанах речь?

[Anton_Peplov]

B3LYP в сообщении #1660362 писал(а):

1) Что такое коллапс ядра?

Катастрофически быстрое гравитационное сжатие ядра звезды с превращением его в нейтронную звезду или черную дыру. Подробнее см. любой нормальный текст про сверхновые. Например, соответствующие главы книги "Звезды" под ред. Сурдина.

B3LYP в сообщении #1660362 писал(а):

2) О каких шарлатанах речь?

О LERN. Это шарлатаны.

[B3LYP]

Anton_Peplov в сообщении #1660364 писал(а):

Катастрофически быстрое гравитационное сжатие ядра звезды с превращением его в нейтронную звезду или черную дыру. Подробнее см. любой нормальный текст про сверхновые. Например, соответствующие главы книги "Звезды" под ред. Сурдина.

Выходит, чёрные дыры состоят из железа?

Anton_Peplov в сообщении #1660364 писал(а):

О LERN. Это шарлатаны.

Ну я написал что у них не получается, но теоретическая же часть без вопросов? То есть теоретически действительно можно через эти LENR-реакции добывать энергию.

[Anton_Peplov]

B3LYP в сообщении #1660366 писал(а):

Выходит, чёрные дыры состоят из железа?

Нет, конечно. Даже нейтронные звезды не состоят из железа, т.к. в них разрушаются атомные ядра: протоны превращаются в нейтроны. По крайней мере, вблизи центра нейтронной звезды. Ближе к поверхности могут сохраняться атомные ядра, в т.ч. и железа. А о черной дыре вообще трудно сказать, что она из чего-то состоит. Черная дыра - совсем особый зверь.

B3LYP в сообщении #1660366 писал(а):

То есть теоретически действительно можно через эти LENR-реакции добывать энергию.

Что такое "теоретически"? Возможны ли экзотермические термоядерные реакции? Да. В звездах, токамаках и т.д. Возможны ли они в "холодных" условиях, в которых их якобы пытаются осуществить в LERN? Нет, даже теоретически.

Про LERN и термоядерный синтез тут были длинные треды:
topic18880.html
topic88384.html

[DimaM]

B3LYP в сообщении #1660366 писал(а):

но теоретическая же часть без вопросов?

Без вопросов. Это шарлатаны.

[Dmitriy40]

B3LYP
Выше никто не уточнил что звёзды состоять из железа целиком не могут - во внешних слоях звёзд недостаточно ни плотности ни температуры для ядерных реакций, потому там остаются лёгкие газы (водород, гелий). В более тяжелые ядра вещество превращается лишь в ядре звёзды и около него.
В принципе можно получить почти чисто железную звезду (точнее звёздный остаток, железное ядро с оболочками из нескольких других элементов поверх) если обычная с железным ядром пролетит мимо компактного объекта и тот сдует с неё верхние слои приливными силами, но это исключительно редкое событие.
Но далеко не все звёзды доходят до стадии железного ядра.
Вы правы в том что для ядерных реакций в общем достаточно нагреть любое вещество, вопрос лишь насколько сильно надо для этого нагреть. В ядрах звёзд температуры десятки миллионов градусов, при меньших плотностях нужны сотни миллионов или миллиарды градусов. Кулоновский барьер никто не отменял.
Не забываем что мы умеем запускать термоядерную реакцию с положительным балансом энергии, но пока лишь в неуправляемом режиме - в термоядерной бомбе. Управлять реакцией оказалось на порядки труднее.

[DimaM]

Dmitriy40 в сообщении #1660375 писал(а):

В принципе можно получить почти чисто железную звезду (точнее звёздный остаток, железное ядро с оболочками из нескольких других элементов поверх) если обычная с железным ядром пролетит мимо компактного объекта и тот сдует с неё верхние слои приливными силами, но это исключительно редкое событие.
Но далеко не все звёзды доходят до стадии железного ядра.

Насколько я помню, за стадией железного ядра практически неизбежно следует коллапс. И длится эта стадия как бы не секунды.

[Dmitriy40]

DimaM в сообщении #1660377 писал(а):

Насколько я помню, за стадией железного ядра практически неизбежно следует коллапс. И длится эта стадия как бы не секунды.

Это да, но думаю так только для нормального процесса горения, когда неустойчивость появляется и развивается именно в горячем состоянии. Ведь относительно небольшие куски железа вполне устойчивы, хотя бы ядро Земли. И если звезда не успела сформировать большое железное ядро, то прекращение ядерных реакций и его остывание могут не приводить к коллапсу, наверное, оно скорее попытается разлететься от внутреннего давления, но возможно существует диапазон параметров когда железное ядро останется устойчивым (хотя бы часть его).

[DimaM]

Dmitriy40 в сообщении #1660380 писал(а):

И если звезда не успела сформировать большое железное ядро, то прекращение ядерных реакций и его остывание могут не приводить к коллапсу, наверное, оно скорее попытается разлететься от внутреннего давления

Коллапс начинается потому, что внутреннее давление после образования железа резко падает.
Также непонятно, по какой причине должно вдруг произойти прекращение ядерных реакций. Нет ли у вас ссылок на модели звездной эволюции, допускающие такое?

[B3LYP]

Anton_Peplov в сообщении #1660368 писал(а):

Нет, конечно. Даже нейтронные звезды не состоят из железа, т.к. в них разрушаются атомные ядра: протоны превращаются в нейтроны.

Выходит, глобальный минимум это не атом железа, а множество нейтронов? Никто не предлагал на этом принципе построить гиперядерный реактор? Хотя бы просто теоретически интересно порассуждать, насколько гиперкруто было бы такое реализовать (сколько энергии можно получить из любого вещества).

[Dmitriy40]

DimaM
Ссылок у меня нет, может я вообще всё это выдумал.
С другой стороны, насколько помню коллапс начинается не когда образуется железное ядро, а когда прекращаются ядерные реакции (из-за недостатка температуры и давления в соответствующих слоях) и главное энерговыделение, из-за чего и падает давление. Образование 1кг или 1Мт железа не должно уменьшать внутреннее давление пока идут реакции синтеза. Или есть какая-то граница устойчивости от размера железного ядра и параметров звезды.
Если поймать звезду в промежуточный момент, когда железное ядро уже есть, но недостаточно большое чтобы ядерные реакции прекратились и недостаточно большое чтобы при их прекращении коллапсировать - сдув верхние слои (близкий пролёт мимо компактного объекта), что и вызовет прекращение ядерных реакций из-за падения давления (и соответственно плотности), наверняка можно получить (в основном) железный огарок. Это уже не совсем модель звёздной эволюции, тут внешнее воздействие, сдувающее лёгкие верхние слои, в норме такого конечно же не происходит и звезда проходит свой путь до конца. В принципе даже пролёт мимо компактного объекта не строго обязателен, наверное можно подобрать такие параметры двойной системы чтобы вторая звезда теряла внешние слои (перетекающие на первую) относительно медленно и до стадии взрыва не добралась, остановилась раньше (из-за падения давления около ядра и прекращения ядерных реакций), но уже с железным ядром (недостаточного для коллапса размера). Кажется я в лекциях даже видел такой механизм "недопущения взрыва", но не слишком уверен.

[EUgeneUS]

Цитата:

Химический состав белого карлика определяется тем, на каком этапе закончились термоядерные реакции внутри звезды-прародительницы[20].

Если масса исходной звезды мала, 0,08—0,5 масс Солнца, что недостаточно для запуска горения гелия, то после израсходования всего запаса водорода такие звёзды становятся гелиевыми белыми карликами с массой до 0,5 солнечных.

Если первоначальная звезда имеет массу в 0,5—8 масс Солнца, то этого достаточно для гелиевой вспышки, эволюция звезды продолжатся на фазе красного гиганта и прекратится только после выгорания гелия. Получившееся в результате вырожденное ядро такой звезды станет углеродно-кислородным белым карликом с массой в 0,5—1,2 солнечных.

Когда исходная звезда имеет массу 8—12 солнечных, этого достаточно для запуска горения углерода, эволюция звезды продолжится дальше, и углерод в её недрах может быть переработан в более тяжёлые элементы, в частности неон и магний. И тогда конечной стадией эволюции такой звезды может стать образование кислородно-неоно-магниевого белого карлика с массой, близкой к пределу Чандрасекара.

А если масса звезного остатка больше предела Чандрасекара, то будет не белый карлик, а нейтронная звезда.