1. سوختن ستاره ها راهی است تا هسته های سنگین تری که سیارات، ستاره های دیگر و
حتی موجودات زنده را ایجاد می کنند، به وجود بیایند. فرآیندی که طی آن در ستاره،
عمل سوختن هیدروژن و هسته های سنگین تر رخ می دهد، گداخت یا همجوشی
( fusion ( نامیده می شود. آنچه که در طی این پژوهشانجام می شود، مبتنی بر گداخت
و تعاریف این بخش از علم فیزیک هسته ای است. در این پژوهش دو فرآیند کلی
گداخت پروتون-پروتون ) p-p ( و چرخه کربن-نیتروژن-اکسیژن ) CNO ( مورد مطالعه
قرار گرفته و نحوه انجام این فرآیندها و محصولات نهایی آنها مورد بررسی قرار گرفته
است. البته این پژوهشهنوز در ابتدای راه بوده و نیاز به بررسی های بیشتری دارد.
فرآیند CNO -که کمی هم بر واکنش شیمیایی و فرآیندهای علم شیمی متمرکز می
باشد- در واقع تحول چرخه های بین این سه عنصر و واکنش هایی است که منجر به
تولید این سه عنصر حیاتی می گردد.
فرآیند گداخت پروتون-پروتون هم همان ترکیب مشهور هیدروژن-هیدروژن است که
تحتفشار و چگالی زیاد و دمای بالا رخ می دهد.
Nuclear Astrophysics
مقدمه
همایش دانشجویی هفته پژوهش دانشگاه گیلان سال 1393
تحول هسته ای ستارگان پیش از انفجار ابر نو اختری و نوکلئوسنتز گداخت هسته ای
اسماعیلی، سید سهیل؛ قاسمی زاد، عباس *
گروه فیزیک دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت
TypeIasupernova : ستاره های با جرم نزدیکبه خورشید ما، تمامی سوخت هیدروژن موجود
خود را از طریق فرآیندهای گداختِ گام به گام سوزانده و زمانی که دیگر هیدروژنی برای سوختن باقی
نماند، گرانشستاره را در هم می بلعد. در اینجا ستاره در واقع مرده است. اما اگر همین ستاره ی مرده در
سیستمی دوتایی به همراه ستاره دیگری قرار داشته باشد، می تواند با گرانش خارق العاده خود، جرم
ستاره مجاور خود را ببلعد و تا جایی پیشرود که بر اثر جرم زیاد، ناپایدار شده و منفجر شود.
)ابر نوع اختر نوع اول(.
TypeIIsupernova : ستاره های با اندازه 8 تا 10 برابر خورشید ما، آنقدر بزرگ هستند که
سوخت را به یکباره نمی سوزانند. در آنها محصول هر مرحله از گداخت، سوخت گداخت مرتبه بالاتر
خواهد شد. اما همانند مورد اول، زمانی که محصولات به آهن برسد، دیگر گداخت روی نمی دهد، پس
ستاره موردنظر ساختار لایه ای پیدا کرده و به دلیل ناپایداری دچار انفجار می گردد؛ در اینجا عناصر سنگی نِ
تولید شده، بر اثر انفجار به فضا پرتاب می شوند و شمایل جدیدی از زندگی را به وجود می آورند.
)ابر نو اختر نوع دوم(
1987a super nova -1994
1987a supernova -2006
ابر نو اخترهای نوع Ia :
• هیدروژن آزاد نمی کنند )همه را سوزانده اند(؛
• از لحاظ نور و اندازه یکنواخت هستند؛
ابر نو اخترهای نوع II :
• هیدروژن زیادی آزاد می کنند؛
• از لحاظ نور و اندازه متفاوتند؛
در این پژوهشبا در نظر گرفتن زنجیره ی واکنشپروتون-پروتون، هدفشبیه سازی محیط ستاره ای و
تحولاتگداختهسته ای آن می باشد.
از جمله کمیت های مهم برای آنالیز فرآیندهای هسته ای، کمیت S ( S-factor ( است که بر مبنای
سطح مقطع پراکندگی هسته ها به دستمی آید.
흈푬= 푺(푬) 푬 풆−ퟐᴨ휼(푬)
η پارامتر زومرفلد؛ 휎퐸 سطح مقطع پراکندگی؛
میزان فراوانی عناصر تولید شده، از محاسباتشبکه واکنشهسته ای حاصل می گردد )مطابق زیر(.
풀풁,푨= 푮풁,푨푻푨 ퟑ ퟐ ퟐ푨 흆 풎풖 푨−ퟏ 풀풑 풁풀풏 푨−풁( ퟐᴨћퟐ 풎풖풌푻 ) ퟑ(푨−ퟏ) ퟐ풆 푩(풁,푨) 풌푻
Y ها فراوانی پروتون و نوترون بوده؛ و G تابع پارششبکه موردنظر می باشد.
روش کار
نتایج
نتایج حاصل از این پژوهش می تواند گزینه ای برای رفع مشکلات فعلی موجود در شبیه سازی های
گداخت ستاره ای و تحلیل میزان فراوانی عناصر تولید شده، باشد. این فراوانی ها چگونگی توزیع عناصر
سنگین در جهان و نحوه تشکیل عالم هستی را نتیجه می دهد.
در شکل های زیر، دو نمونه از شبیه سازی های شبکه هسته ای انجام شده به وسیله ی کد شبیه سازی
FLASHCODE را در لحظه انفجار می بینیم.
بلافاصله بعد از انفجار
لحظه ای پساز انفجار
Critical reactions in nuclear astrophysics;
(P,ϒ): rp-process (novae);
(α,ϒ): red giants;
(α,p): rp-process;
(12C+12C): fusion (supernovae);
(n,ϒ): r-process, s-process;
(α,n): s-process (red giants);
(p,α): (novae );
(α,ϒ),(α,ϒ), (α,ϒ): p-process;
گداخت پروتون-پروتون ) p-p چرخه کربن-نیتروژن-اکسیژن ) (
CNO )
m82 supernova
References:
[1]G.M.Pinedo,"SelectedtopicsinNuclearAstrophysics",Eur.Phys.J.SpecialTopics156,123(2008)
[2]D.G.Yakovlev;M.Beard;L.R.Gasques;M.Wiescher,“AsimpleanalyticmodelforastrophysicalS-factors”,(2010).
[3]K.E.Rehm,“NuclearAstrophysics”,EBSMSU(2011)
توصیف فرآیند تحول ستاره ها