20.3. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПЕРВИЧНОГО СПЕКТРА КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

Происхождение химических элементов — одна из основных проблем астрофизики, которая до сих пор не получила удовлетворительного решения. Для ознакомления с этим кругом вопросов рекомендуем книгу Тейлера «Происхождение химических элементов» [14]. Здесь не место входить в

Рис. 20.8. (см. скан) Примеры взрывного нуклеосинтеза: а — взрывное горение углерода; б - взрывное горение кислорода [9].

подробности теории образования элементов. Мы сконцентрируем внимание только на некоторых самых важных результатах расчетов нуклеосинтеза во взрывных явлениях.

Внимание к взрывному нуклеосинтезу было привлечено по той причине, что нуклеосинтез в ходе нормальной звездной эволюции приводит к химическому составу, который не согласуется с наблюдаемой

Таблица 20.4 (см. скан)

распространенностью элементов периодической системы, находящихся между углеродом и никелем. При взрыве достигаются высокие температуры и образование элементов протекает очень быстро, а не в течение длительного времени, как в недрах звезд. Если оболочка, состоящая из нагревается до температур при плотностях то темп энерговыделения при ядерном горении этих элементов превышает возможности обычных звездных процессов энергоотвода. Происходит взрыв, и вещество быстро охлаждается. Характерное время охлаждения и определяет длительность нуклеосинтеза. Изменение содержания элементов при таких существенно нестационарных условиях рассчитывается на ЭВМ с учетом сотен реакций между всеми присутствующими элементами. Для примера на рис. 20.8 показаны результаты расчетов горения углерода и кислорода, причем результирующий химический состав дан в сравнении с солнечным. Согласие очень хорошее, если учесть простоту модели и большое количество элементов, которые удалось одновременно включить в расчет. Было показано [8], как комбинированным взрывным горением углерода, кислорода и кремния можно объяснить содержание в Солнечной системе элементов от углерода до кремния.

Привлекательность теории подобного типа состоит в том, что нуклеосинтез происходит в процессе выброса оболочки звезды в межзвездную среду, так что вновь образовавшиеся элементы сразу могут использоваться в последующих поколениях звезд.

Сейчас несколько групп исследователей пытаются проследить эволюцию звезды вплоть до самых последних стадий с тем, чтобы выяснить, при каких условиях можно получить наблюдаемый в космических лучах химический состав. Во всех их расчетах взрыв звезды фактически не моделируется, но достигнуты определенные успехи в моделировании эволюции звезд вплоть до самых последних стадий. В табл. 20.4 [10] приведены параметры звезды массой достигшей стадии завершения горения кислорода, а затем горения кремния в ядре. Считалось, что, когда звезда становится неустойчивой, относительное содержание элементов от углерода до кремния будет сохраняться неизменным, зато возможно дальнейшее изменение содержания элементов от кремния до железа. Как бы то ни было, обнадеживает, что этот процесс, называемый -процессом (быстрый процесс), по-видимому, действует в направлении создания относительного содержания элементов, полученного в работе [7].