.
О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.113859.html

статья 3D-моделирование звезды позволило разрешить загадку исчезновения гелия-3

Максим Борисов, 02.11.2006
3D-моделирование звездных процессов. Иллюстрация с сайта www.llnl.gov
3D-моделирование звездных процессов. Иллюстрация с сайта www.llnl.gov
Реклама

Используя трехмерные модели звездного развития и мощнейшие суперкомпьютеры, специалисты из американской Ливерморской национальной лаборатории (Lawrence Livermore National Laboratory - LLNL, Калифорния) Питер Эгглетон (Peter Eggleton) и Дэвид Дирборн (David Dearborn) при участии Джона Латтанцио (John Lattanzio) из австралийского Центра звездной и планетной астрофизики (Centre for Stellar and Planetary Astrophysics) Университета Монаш (Monash University) в Клейтоне) сумели разгадать одну из важнейших тайн, связанных с эволюцией звезд. Работа опубликована в онлайновом выпуске Science Express от 26 октября.

В течение многих лет существовала теория, согласно которой звезды небольшой массы Главной последовательности (не свыше одной-двух солнечных масс) должны в ходе своей жизни производить большое количество гелия-3 (3He). Когда запасы водорода в их недрах наконец исчерпываются (спустя миллиарды лет), такие звезды на время превращаются в красных гигантов, большая часть их оболочки при этом сбрасывается и (если верить всем этим выкладкам) происходит обогащение (за счет конвекции и звездного ветра) окружающей части Вселенной легким изотопом гелия (остаток ядра при этом становится белым карликом; наше Солнце подобная участь ожидает спустя 5 миллиардов лет).

Однако подобные процессы противоречат количественным предсказаниям (присутствие гелия-3 в окружающем нас космосе), полученным с опорой на теорию Большого взрыва. Теория Большого взрыва, как известно, описывает появление всей нашей Вселенной из чрезвычайно плотной и горячей сингулярности приблизительно 13,7 миллиарда лет назад. В ходе Большого взрыва было произведено приблизительно 10 процентов 4He, 0,001 процента 3He, ну а вся оставшаяся часть "изначальной" барионной материи приходилась на водород. Позже маломассивные звезды должны были увеличить процент этого исконного 3He до 0,01 процента. Однако фактическая средняя концентрация гелия-3 в межзвездном пространстве и в наше время составляет все те же 0,001 процента.

Для того, чтобы теория Большого взрыва все-таки устояла, ученым-теоретикам пришлось выдумывать специальные дополнительные механизмы, благодаря которым звезды загодя разрушают полученный в недрах 3He. Предполагалось, что почти все звезды должны быстро вращаться, и это вращение способствует протеканию соответствующих процессов распада гелия-3. Однако даже быстрого вращения было недостаточно, чтобы привести результаты, полученные с использованием теоретических моделей эволюции звезд, в соответствие с предсказаниями теории Большого взрыва и реально наблюдаемым составом вещества во Вселенной.

Теперь, создав полноценную гидродинамическую 3D-модель красного гиганта, ученые смогли наконец выявить тот механизм смешивания, благодаря которому маломассивные звезды могут "расправляться" с тем 3He, который они произвели на свет в ходе своей длительной эволюции (ранее, в менее совершенных моделях, эти эффекты гидродинамической неустойчивости просто игнорировались).

Выяснилось, что гелий-3, оказывающийся вполне устойчивым в условиях звездного ядра, должен неизбежно попадать в оболочку звезд и там сгорать, превращаясь в гелий-4 и водород: "пузырьки", состоящие из гелия-3, обогащенного водородом, интенсивно всплывают к поверхности звезды. Смешивание имеет место из-за так называемой неустойчивости Рэлея-Тэйлора (Rayleigh-Taylor instability), вызываемой ростом небольших отклонений давления, плотности и скорости от равновесных значений в газообразной или жидкой среде с неоднородным распределением плотности, находящейся в гравитационном поле (или двигающейся с ускорением). В ходе ядерных реакций немного снижается средний молекулярный вес вещества, что и позволяет ему "всплывать". Таким образом звезды вполне успешно избавляются от излишков 3He, и для этого не нуждаются ни в каких дополнительных условиях (вроде быстрого вращения).

Источники:
Scientists crack open stellar evolution. New code reconciles discrepancies with the Big Bang - Lawrence Livermore National Laboratory - News Release
Deep Mixing of 3He: Reconciling Big Bang and Stellar Nucleosynthesis - Science Express (Science DOI: 10.1126/science.1133065)
On the case of the "missing" helium - PhysicsWeb
Scientists reconcile discrepancy with Big Bang theory - CBC News

Ссылки:
Нуклеосинтез Большого взрыва
Физические основы строения и эволюции звезд - Я.Б.Зельдович, С.И.Блинников, Н.И.Шакура
Теорию "Большого Взрыва" пытаются реанимировать - CNews

Максим Борисов, 02.11.2006


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама
Выбор читателей