Lifecycle of Massive Stars

Ми вже говорили про життєвий цикл зірок,
які мають масу, подібну до маси нашого Сонця.

У цьому відео я хочу розповісти про
більш масивні зірки.

Масивні зірки - це зірки, маса яких є більшою,
ніж маса Сонця, помножена на 9.

Основна ідея та сама - все починається з
гігантської хмари, що складається в основному з водню.

І ця хмара має бути більшою, ніж та,
з якої сформувалось наше Сонце.

Потім гравітація почне стягувати її докупи,
ядро стане досить щільним і розпеченим,

для того, щоб почався синтез водню.

І ось він плавиться. Відбувається синтез
водню в ядрі, а навколо нього -

решта матерії хмари, тобто водень, розпечений
до стану плазми, такого собі супу з електронів

і ядер, на відміну від сформованих атомів,
особливо ближче до ядра зірки.

Синтез водню відбувається при температурі
10 мільйонів градусів Кельвіна.

Хочу звернути вашу увагу на те,
що ми говоримо про більш масивні зірки,

але навіть на цій стадії формування основної
послідовності зірки сила тяжіння досить велика,

тому що ці зірки набагато масивніші, а отже
водень горітиме швидше і при вищій температурі,

ніж зірки з масою Сонця. А отже цей процес
буде проходити набагато швидше,

ніж у зірки з масою, подібною до Сонця.
Життєвий цикл нашого Сонця триватиме 10-11

мільярдів років. А масивна зірка буде
існувати десятки мільйонів років, тобто

приблизно в 1000 разів менше, ніж тривалість
існування нашого Сонця. Давайте подумаємо,

що ж трапляється із масивною зіркою, яка
має більший тиск, більшу силу тяжіння,

вищу температуру, але сам життєвий цикл
буде схожим на цикл зірок із масою Сонця.

Водень, який бере участь у синтезі,
утворить гелієве ядро,

оточене водневою оболонкою.

А потім решта матерії зірки - давайте
я її підпишу.

Ось це у нас гелієве ядро.

Воно утворює все більше гелію, адже в
оболонці продовжується синтез водню.

Це в зірці з масою, подібної до маси
нашого Сонця.

Це той етап, коли зірка перетворюється на
червоного гіганта, бо її ядро стає все

щільнішим і щільнішим, синтезується
все більше і більше гелію.

Зірка стає все щільнішою.

Сила тяжіння збільшується,

давлячи на водневу оболонку, де все ще
відбувається синтез, внаслідок чого

вивільняється все більше енергії
зірки, спрямованої назовні,

за рахунок чого збільшується її радіус,
зірка стає більш масивною.

Все важчі елементи формуються
у ядрі.

Ці важкі елементи, по мірі того, як зірка
стає все щільнішою,

запалюються, підтримуючи ядро. Через те,
що

ядро стає щільнішим, речовина виштовхується
все далі і все більше виділяється енергії.

Хоча якщо зірка дуже масивна, її речовина
не буде виштовхуватися настільки далеко,

як у випадку із червоним гігантом, коли
зірка має масу, подібну до Сонця.

Давайте подумаємо,
як відбуватиметься цей процес.

Отже, коли гелій стане достатньо щільним,

він почне синтезувати вуглець, буде
формуватися вуглецеве ядро.

Ось у нас вуглецеве ядро, навколо нього
маємо гелієве ядро, а біля центру гелієвого ядра

маємо оболонку з гелію, яка перетворюється
на вуглець, роблячи вуглецеве ядро щільнішим

і гарячішим. Навколо відбувається синтез
водню, а навколо - решта речовини зірки.

І цей процес продовжується,

поки вуглець теж не почне свій синтез.

Після цього формуються важчі
елементи.

На цьому зображенні із Вікіпедії
ви бачите доволі зрілу масивну зірку.

Утворення таких оболонок і ядер із
важких елементів

буде продовжуватися, поки не утвориться
залізо,

а саме

залізо-56, тобто залізо з атомною
масою 56.

В періодичній таблиці залізо має число
26, яке позначає кількість протонів у ядрі.

А число 56 позначає суму протонів і
нейтронів.

Хоча і не зовсім точно.

Синтез закінчується залізом, тому що при
синтезі заліза енергія не виділяється.

Синтез заліза у важчі елементи потребує
енергії.

Це ендотермічна реакція.

Тому синтез заліза не дасть
енергії ядру.

Саме таким чином формуються
важкі елементи.

Ми почали з водню.

Із водню синтезується гелій, гелій синтезує
вуглець, а потім із цих речовин

у різних варіаціях (не буду вдаватися в
деталі) утворюють все важчі елементи:

неон, кисень і, як ви бачите ось тут -

кремній. Утворюються не лише ці елементи,
хоча це основні елементи ядра,

але й такі елементи як літій, берилій, бор,

а також інші елементи.

Саме так формуються елементи до заліза-56.

Уточню також, що може сформуватися і
нікель-56.

Також буде нікель-56,

який матиме таку ж атомну масу, що і
залізо-56.

Просто у нього на 2 нейтрони менше і на 2
протони більше.

Отже, це нікель-56, який може утворювати
нікель-залізне ядро,

але це стосується того, як далеко може
зайти синтез елементів у зірках,

принаймні, традиційним шляхом, за
допомогою традиційних механізмів синтезу.

На цьому я завершую своє пояснення,

щоб ви могли подумати, що трапиться після
того, як припиниться синтез елементів у зірці.

Далі ви побачите, як вона перетвориться на
наднову зірку.

Переклад на українську мову: Ольга Дейко, рев'юер: Юлія Білаш, благодійний фонд "Magneticone.org"