О структуре звёзд и Солнца: энергетическое состояние вещества; реакций; пульсары.

Доклады независимых авторов
2011 выпуск 18
Серия: ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ
Жмудь А.А.
О структуре звёзд и Солнца:
энергетическое состояние вещества;
ядро и корона; зона термоядерных
реакций; пульсары.
Качественный анализ.
Аннотация
Предложена новая гипотеза о внутреннем строении Звёзд.
Показано, что данная гипотеза легко объясняет различные
масштабные космические явления.
1. Введение.
Наличие необъясненных наукой, либо объяснённых
неубедительно, масштабных явлений, связанных со Звездами и в
частности с Солнцем [1,2], однозначно показывает, что наши знания
о данных объектах далеко не полны. Это позволяет выдвигать
альтернативные гипотезы о внутреннем строении Звёзд и процессах
внутри них.
В данной работе, предложена новая гипотеза о внутренней
структуре Звезд, согласно которой вещество внутри Звездного ядра
находится в особом вырожденном состоянии.
Предложенная
гипотеза
адекватна
известным
фундаментальным законам, объясняет основные “загадки”,
связанные с нашим Солнцем, позволяет по-новому взглянуть на
известные масштабные космические явления.
2. Энергетическое состояние вещества.
В работе [3] показано, что в соответствии с известными
фундаментальными законами, вещество внутри звёзд при
определённых условиях должно превратиться в сгусток энергии, с
распределением, сходным с распределением электростатического и
гравитационного полей:
141
Физика и астрономия
Е ~ f (1/ r),
(1)
где r – расстояние до центра сгустка.
С точки зрения квантовой механики, данное состояние
материи представляет собой вырожденное вещество с
характеристиками бозонов, когда в одном квантовом состоянии
может находиться неограниченное количество вещества в виде
энергии(1) [4,5].
Вырождение
вещества
начинается
с
вырождения
электронной составляющей стационарной плазмы и не зависит от
температуры [6]. Для звёзд типа нашего Солнца, стационарная
плазма возникает в результате процессов фото-ионизации и
термического нагрева в зоне лучистого переноса энергии (зона от
0,2 до 0,7 радиуса Солнца [2]), где макроскопические движения
вещества имеют очень медленный характер(2).
При увеличении плотности и температуры плазмы
электронный вырожденный газ проходит через несколько
различных состояний и в момент, когда происходит вырождение
нуклонной
составляющей
плазмы,
вещество
полностью
вырождается.
Судя по всему, в случае Солнца, вырождение вещества
происходит при температуре в несколько миллионов градусов на
небольшой глубине от поверхности ядра. В противном случае,
Солнце должно было бы одномоментно взорваться, т.к. для всего
вещества ядра выполняется критерий Лоусона [7,8].
3. Зона термоядерной реакции.
В связи с тем, что звезды и в частности наше Солнце светятся
не один миллиард лет и очень редко взрываются одномоментно,
зона ядерных реакций в них – имеет сравнительно небольшие
размеры. Возможно, что всего несколько десятков километров по
толщине – от поверхности ядра, или даже ещё меньше.
Очевидно, что для поддержания непрерывной реакции
должен существовать механизм подачи топлива в зону
термоядерной реакции и механизм удаления из неё продуктов
термоядерного синтеза.
Удаление продуктов термоядерного синтеза происходит в
результате термической конвенции в зону лучистого переноса, а
подача топлива в зону реакции осуществляется высвечиванием
нуклонов из вырожденного бозонного вещества ядра. При этом
образование протонов и нейтронов в зоне термоядерной реакции
142
Доклады независимых авторов
2011 выпуск 18
относительно равновероятно. По-видимому, именно этим и
объясняется малый поток Солнечных нейтрино.
При определённых условиях, в зоне термоядерного синтеза
может происходить синтез всех элементов периодической системы,
в том числе и сверхтяжелых элементов, которые могут выходить из
зоны термоядерного синтеза в сторону ядра. В таких случаях вокруг
вырожденного ядра Звезды может постепенно образоваться слой
ионов тяжёлых и сверхтяжелых элементов.
4. Солнечная Корона.
Важным свойством вырожденного состояния вещества
является то, что его распределение в пространстве описывается
уравнениями по типу уравнения (1), независимо от наличия или
отсутствия обычного вещества вблизи него. Соответственно, если
температура Солнечного ядра равна 14 миллионам градусов, то на
расстоянии 10 радиусов вырожденного ядра (RВЯ ~ 1·108 м) или на
расстоянии ~ 1,4 видимого радиуса Солнца (RC ~ 7·108 м) из
уравнения (1) получим:
(2)
ЕК ~ 1.4·106 0К,
где ЕК – эффективная температура Солнечной короны. Полученное
значение хорошо согласуется с наблюдаемым [1,2].
5. Пульсары
В зависимости от массовых характеристик и других
параметров звезды, она может находиться в различных
энергетических состояниях (см. например график в работе [2]),
которым соответствуют различные спектральные классы. Причём, в
некоторых случаях, оболочка звезды и её вырожденное ядро могут
находиться в различных спектральных классах. Например, оболочка
Звезды может принадлежать к классу звёзд с постоянной
светимостью, а её вырожденное ядро – к классу переменных звёзд, и
наоборот.
Соответственно, если вырожденное ядро массивной звезды
принадлежит
к классу быстропеременных звёзд (при этом
эффективная температура ядра может составлять сотни миллионов
градусов), то быстрым колебаниям бозонного вещества внутри ядра,
будет соответствовать колебание энергии в Звездной короне с той
же самой частотой, причём одновременно по всему пространству
короны. При определённых условиях, такая Звезда будет
наблюдаться как Пульсар.
143
Физика и астрономия
6. Типовая структура Звезд и Солнца.
Из приведенного выше качественного анализа можно
предложить следующую типовую структуру Звезд и Солнца (рис. 1).
Центральная часть Звездного ядра представляет собой вырожденное
вещество, “хвосты” которого образуют Звёздную Корону. Далее
последовательно идут слои: тяжёлых и сверхтяжёлых продуктов
термоядерного синтеза; зона термоядерного синтеза; зона лёгких
продуктов термоядерного синтеза; зона стационарной плазмы с
вырожденным электронным газом; конвекционная зона; фотосфера;
хромосфера; и далее, на неограниченное расстояние – Корона.
Рис. 1. Типовая структура Звёзд и Солнца.
1 – Ядро в виде вырожденного вещества, 2 – слой тяжёлых
продуктов термоядерного синтеза, 3 – зона термоядерного синтеза,
4 – зона стационарной плазмы с нижним слоем из лёгких продуктов
термоядерного синтеза, 5 – конвекционная зона, 6 – фотосфера, 7 –
хромосфера, 8 – корона, или “хвосты” вырожденного вещества ядра,
9 – функция распределения температуры – Т0(r) и плотности –
ρ(r) вырожденного вещества внутри ядер Звезд и Солнца в
зависимости от радиуса – R.
144
Доклады независимых авторов
2011 выпуск 18
7. Заключение.
Предложенная гипотеза о внутренней структуре Звёзд
позволяет по-новому взглянуть на масштабные космические
явления, на перспективы развития Солнца.
8. Примечания.
(1)
В современной астрофизике, как правило, рассматриваются
предельные случаи вырождения, когда вырожденным оказывается
всё вещество в звезде [9], что, по современным представлениям,
должно привести к образованию нейтронных звёзд. Однако, такие
представления противоречат известным законам Квантовой
Механики и экспериментальным данным, которые показывают, что
при высоких плотностях и энергиях нуклонная масса превращается
в бозонную, для которой не существует возможности коллапса.
(2)
В настоящее время считается, что движения вещества, в зоне
лучистого переноса энергии, – нет [2], однако какие-то
конвективные процессы в данной зоне видимо существуют, т.к.
через неё во внешнюю оболочку Солнца проникают продукты
термоядерной реакции, и, в частности, гелий.
Литература
[1]. Загадки Солнца. www.tesis.lebedev.ru
[2]. Солнце. ru.wikipedia.org/wiki/
[3]. А.А. Жмудь. Фундаментальные запреты возникновения
нейтронных звёзд, чёрных дыр и Первичного взрыва. ДНА,
№ 15, стр. 114-119, 2010 г.
[4]. Бозон. ru.wikipedia.org/wiki/
[5]. Агрегатное состояние. ru.wikipedia.org/wiki/
[6]. Д.А. Франк-Каменецкий. Лекции по физике плазмы.
Атомиздат. Москва. 1968 г.
[7]. В.И. Бойко. Управляемый ядерный синтез и проблемы
инерциального термоядерного синтеза. Соросовский
образовательный журнал, №6, стр. 97-104, 1999 г.
[8]. Критерий Лоусона. ru.wikipedia.org/wiki/
[9]. Subramanyan Chandrasekhar. On Stars, Their Evolution and
Their Stability. Nobel Lecture, December 8, 1983 //
Nobelprize.org
145