Повече от половината от обектите, които първоначално се смятаха за гигантски екзопланети, се оказаха всъщност кафяви джуджета - малки студени звезди.
Кафявите джуджета са по-масивни и горещи от планетите газови гиганти, но не блестят като нашето Слънце. Защо?
Какво не им достига и какви реакции протичат в тях, обяснява астрофизикът Итън Сийгъл.
О, звездите ... тези гигантски ядрени синтезни пещи. Те (като нашето слънце) горят водород, превръщайки го в хелий (и други елементи) и в процеса излъчва много видима светлина и енергия.
Но ако се вгледате в едно кафяво джудже, то не изглежда като нормална звезда (от *главната последователност) както нашето Слънце.
Кафявите джуджета не могат да създадат достатъчно налягане, за да може изгарящият водород да се превърне в хелий. Те могат да превръщат водорода само до деутерий.
Нека разгледаме по-подробно разликите на тези процеси.
Ядрото на водородния атом е просто един протон с маса от 938,272 MeV/c2 (използваме тези единици, защото те много лесно се превръщат в енергия, просто се умножава по c2, тъй като E = mc2). Деутронът, ядрото на деутерия, съдържа протон и неутрон (с маса от 939,566 MeV/с2), но тъй като те са свързани, общата маса на деутронът е малко по-малка от масата на два протона, 1875,613 MeV/c2. Ето защо при сливането на два протона, в резултат на което се появява деуронът, се освобождава енергия от 0.931 MeV.
Всъщност, не е съвсем така. Освен всичко, те трябва да запазят квантовите числа, типа на заряда и лептонното число. Така че, те трябва да произведат позитрон и неутрино: но не се притеснявайте, позитронът се анихилира в звездата с един електрон, и добавя допълнително 0,511 MeV енергия и общата сума достига 1,442 MeV освобождена енергия от реакцията на синтеза.
В повечето звезди това е първата стъпка във верижна реакция, която води до производството на хелий-4, с обща маса 3727,38 MeV/c2. Това означава, че за всеки 4 протона, синтезиращи хелий-4, получаваме (включително два позитрона, анихилирани с електрони и отделящи допълнителна енергия), 26.73 MeV. И ето как се получава хелий-4 от деутерий и протон:
В резултат, изразходвайки едно и също количество маса (да речем, 4 протона) за производство на енергия, кафявите джуджета излъчватт само 11% от енергията на една обикновена звезда. Ако добавим и тяхната малка маса, намаляваща скоростта на синтеза, можем да си отговорим на въпроса, защо кафяви джуджета са толкова бледи.
Колко са бледи? Може би тази илюстрация ще ви помогне да добиете представа:
Следващият път, когато излезете на улицата, благодарете на приятелското съседно Слънце за топлината, яркостта и масата. В противен случай, нашият свят щеше да бъде студено и самотно място.
Пояснения:
*"Главната последователност" е кривата от една основна диаграма за астрономите (на Херцшпрунг-Ръсел), около която са разположени повечето звезди във Вселената, които са звезди от типа звезди-джуджета. Тази диаграма свързва четири параметъра на звездите цвят - звездна величина, спектър - светимост. Тази линия е ясно изразена, защото и цветът, и светимостта, зависят само от масата на звездата (с известни вариации), защото звездите от главната последователност имат еднакъв източник на енергия - термоядрена реакция на превръщане на водород в хелий - реакция, която протича през целия живот на звездите.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари