Образование химических элементов в космических телах 1 | страница 61

(р, γ)Ν^>13(1) и N^>14(р, γ)Ο^>ι5(2) от энергии протонов.

Рис. 35. Зависимость скорости выделения тепла от температуры для протон-протонного (1) и углеродно-азотного (2) циклов.

Их продолжительность совпадает с возрастом нашей Галактики. В процессе протекания указанных ядерных реакций в центре звезды уменьшается содержание водорода и увеличивается содержание гелия.

Таблица 11

Сравнение расчетных данных углеродно-азотного цикла с данными наблюдений

Поэтому мы и наблюдаем звезды с различным отношением водорода к гелию. Мы уже указывали на значительные колебания в величинах отношения С^>13/С^>12 для некоторых звезд. Это является астрофизическим доказательством протекания в них углеродно-азотного цикла, в котором образуется изотоп С^>13. В углероде на Земле содержится до 1 % этого изотопа, это указывает на то, что вещество Земли прошло через стадию указанного цикла.

На этой же стадии развития звезды, кроме углеродно-азотного цикла, возможно протекание других реакций, известных под названием неоново-натриевого цикла. Он полностью аналогичен вышеуказанному углеродно-азотному циклу:

Энергетическая мощность этого цикла невелика, но он имеет большое значение для образования тяжелых химических элементов.

По мере того как в центре звезды происходит постепенное преобразование водорода в гелий, изменяются и основные характеристики звезды — ее светимость и радиус. Причем скорость протекания этих процессов в значительной степени зависит от массы звезды. В звездах с большой массой за несколько десятков миллионов лет весь водород в центре превращается в гелий. Такие звезды очень быстро уменьшают свою массу. Например, звезды Вольф-Райе, о которых мы уже говорили, теряют в год около одной десятитысячной доли своей массы. Это происходит не только за счет тепла, выделяемого при ядерных реакциях, но и в результате непосредственного выбрасывания вещества звезды. По мере того как сравнительно быстро уменьшается масса звезды, а водород выгорает в ее центре, уменьшается и светимость звезды и вместе с этим снижается скорость ядерных реакций и процесса выброса вещества звезды; эволюционный процесс в звезде замедляется.

На рис. 36 изображен эволюционный путь Солнца вдоль главной последовательности от состояния голубой горячей гигантской звезды. Он происходил по направлению вправо вниз в сторону меньшей светимости.

Для звезд типа Солнца эволюционный процесс протекает крайне медленно. В таком состоянии, в каком оно находится сейчас, Солнце пребывает уже около 3 млрд. лет. За это время оно потеряло всего только пятитысячную часть своей массы. Следовательно, разнообразие звезд главной последовательности можно объяснить тем, что они находятся на различных стадиях протекания процессов синтеза гелия из ядер водорода.