Як може бути 1000 зоряних предків перед нашим Сонцем?


69

Нещодавно я чув з кількох джерел *, що Сонце - це зірка 1000-го покоління, це означає, що в ньому було тисячі зірок, що прийшли до нього, виходячи з вмісту важких елементів.

Я розумію, що раніше надноркові зірки створювали важчі елементи, і ті були включені до Сонця, коли воно формувалось, і ми можемо обчислити покоління на основі цього.

Моє запитання ґрунтується на віці Всесвіту та віку Сонця та середньому віці зірок у галактиці.

По суті, Всесвіту ~ 13,7 мільярда років, Сонцю ~ 4,6 мільярда років (і залишилося ~ 5 мільярдів років життя), що означає, що він сформувався, коли Всесвіту було ~ 9,1 мільярда років.

Щоб тисяча зірок жила в цей проміжок часу, ці зірки повинні були мати середній термін життя ~ 9 мільйонів років (не враховуючи часу між зірками). Це прирівнюється до кожної з цих тисяч зірок, що мають середню масу ~ 100-150 мас сонячної маси, тому їх життя буде достатньо коротким, щоб не перевищити це життя за 9 мільйонів років.

Таким чином, до нашого Сонця було 1000 зірок, які жили і померли, всі вони були величезними монстрами. Це просто все здається малоймовірним. Як це може бути?

* Телешоу, я не пам’ятаю, які з них


Відповіді:


124

Сонце - насправді зірка третього покоління. Що я маю на увазі під цим, це те, що на Сонці є хімічні елементи, які були створені всередині іншої зірки, але сама ця зірка може зробити лише ті елементи, тому що в ній був матеріал, який також повинен бути зроблений всередині попередніх зірок другого покоління. Врешті-решт ми повернемося до зірок першого покоління, народжених від первісного газу від великого вибуху, який майже не містив важких елементів (тих, що не були гелієм).

Це досить набридло, тому дозвольте пояснити на прикладі - барію.

На сонці є барій. Це можна сказати, дивлячись на спектр і бачачи лінії поглинання за рахунок барію. Але барій не можна робити на Сонці. Барій виробляється за допомогою s-процесу , який передбачає повільне захоплення нейтронів на ядра елементів залізо-пікових елементів. Це відбувається під час фази асимптотичної гігантської гігантської гілки зоряної еволюції, а Сонце має 6 мільярдів років або більше, перш ніж дістатися до цієї точки. [Примітка: навіть половина кількості хімічних елементів поза залізом утворюється вибухами наднової води ]1

Отже, до Сонця, мабуть, існувала зірка - ймовірно, проміжна зоряна маса - яка перетворилася на гіганта, зробила барій у своїй внутрішній частині, потім втратила конверт через сильний вітер у міжзоряне середовище, і цей матеріал був включений в протосун. Такі зірки (скажімо, між 2 та 10 сонячними масами) мали б набагато коротший термін життя, ніж Сонце , тому достатньо часу, щоб вони могли жити та вмирати до народження Сонця.2

Але зачекай хвилинку! Ця попередня зірка, мабуть, вже містила елементи у верхній частині заліза у своїй внутрішній частині, щоб вони виступали "насінням" для виробництва барію s-технологічного процесу. Вони не були і не могли бути зроблені всередині тієї зірки. Вони, мабуть, були створені в попередній зірці, ймовірно, масивній зірці, яка горіла через усі стадії ядерного синтезу, перш ніж вибухнути як наднова, кидаючи важкі елементи, включаючи елементи із залізними піками, у міжзоряне середовище. Ця попередня зірка також могла мати своїх (багатих металами) предків, але в кінцевому підсумку, коли ми повертаємося у часі, ми доходимо до того, коли попередня зірка була першоюзірка покоління, виготовлена ​​з споконвічного H / He газу, майже не має важких елементів. Ці перші покоління (він же населення III зірок, просто щоб їх заплутати), ймовірно, були дуже масовими та недовгими - кілька мільйонів років. Вони народилися б, коли Всесвіту було кілька сотень мільйонів років, і ми не можемо побачити жодного прикладу їх у нашій Галактиці сьогодні.

Спробувати і визначити точніше, що я маю на увазі під «поколінням».

  • Перше покоління - виготовляється з споконвічного матеріалу великого чуба.
  • Друге покоління - зірка, виготовлена ​​лише з детриту вмираючих зірок першого покоління, збагачена важкими елементами, але не має первинних елементів s-процесу.
  • Третє покоління - зірка, виготовлена ​​з матеріалу, вже збагаченого важкими елементами і включаючи елементи, які виробляються в процесі s всередині попередніх зірок другого (або третього) покоління.

Тому я стверджую, що Сонце можна класифікувати як "зірку третього покоління" - воно містить атоми / ядра, які, мабуть, були всередині принаймні двох попередніх зірок.

Але не слід сприймати це занадто буквально. Є зерна матеріалу, захопленого всередині метеоритів, які складаються з твердих тіл, які вже були в передсонячному матеріалі. Вони важливі, оскільки вважалося, що ці зерна утворилися в окремих зоряних подіях, і їх ізотопні композиції можна вивчити. Вони говорять нам про те, що Сонце утворилося з матеріалу, який знаходився всередині багатьох різних зірок різних типів.

Зоряна еволюція та розрахунки нуклеосинтезу говорять нам про ту саму історію. Наприклад, хоча більша частина нашого кисню вироблялася в масивних зірках, які зазнали сверхнової краху ядра, такі події не дають стільки вуглецю. Співвідношення C / O говорить нам, що більша частина нашого вуглецю надходить через вітри від зірок проміжних мас AGB. Важкі елементи, такі як уран, можуть домінуюче утворюватися при зіткненнях нейтронних зірок, але такі, як барій та стронцій, не є.

Деталі того, скільки предків внесли свій внесок у Сонце, не мають простої відповіді. Значна частина сонячного водню та гелію може бути незайманою; деякі пройшли через не одну зірку. Важкі елементи (бар трохи літію) пройшли хоча б одну зірку. Той факт, що у нас є елементи s-процесу, такі як Ba, Sr, La і Ce, які утворюються при захопленні нейтронів на елементи пікових заліза, говорить про те, що вони пройшли принаймні дві зірки.

Однак це величезна недооцінка. Змішування в міжзоряному середовищі досить ефективно. Матеріал, витягнутий із наднових та зоряних вітрів 5-12 мільярдів років тому, мав достатньо часу, щоб перемішатися по всій Галактиці до народження Сонця. Турбулентність і зсувні нестабільності, зумовлені вітрами і надновами з масивних зірок, повинні поширювати матеріал на масштабах галактичної довжини за мільярд років або менше ( Roy & Kunth 1995 ; de Avillez & Mac Low 2003 ), хоча локальні неоднорідності, пов'язані з недалекими недалекими події можуть тривати протягом років. Якщо це так, то Сонце є добутком мільярдів зірок, які померли до його народження.108

Причина, яку ви плутаєте зі своїм аргументом у житті, полягає в тому, що ви проігнорували можливість створення Сонця із зірок, що жили в той же час в різних частинах Галактики. Матеріал, який вони викинули наприкінці свого життя, щойно ретельно змішали.

1 Решта виробляється s-процесом у проміжних масових зірках AGB; через нові події на білих карликах; або, можливо, у випадку більш важких елементів, через зіткнення нейтронних зірок (див. це питання щодо фізики SE ).

2 Приблизний вираз життя зірки становить мільярдів років.10(M/M)5/2


3
Це має більше сенсу. Можливо, саме те, як вони висловили це, зробило це заплутаним. Це та часові масштаби такої величини важко зрозуміти.
Бенджам

3
Отже, якщо я читаю це правильно, сонце є частиною третього покоління стартів, але у нього мільйони батьків, і мільйони бабусь і дідусів? (Кожен з батьків - прямий предок, без проміжних зірок)
Лелієль,

3
@Leliel Це третє покоління, оскільки воно містить атоми / ядра, які повинні були знаходитися всередині принаймні двох інших зірок. Дійсно, у неї є (принаймні) мільйони батьків. Але поняття бабусі і дідуся не визначено. Зірки, що харчувалися материнськими зірками, навряд чи самі були зірками "першого покоління". Я усвідомлюю, що потрібно щось чітко пояснити. Найперше покоління зірок не мало важких елементів всередині них.
Роб Джефріс

4
@RobJeffries Не ідеальна аналогія тоді. Я думаю, що концепція батьківської батьківської зірки (бабуся і дідуся) чітко визначена, це будь-яка зірка, яка сприяла масі батьківської зірки. На відміну від людей, бабуся-дідусь зірка не зобов’язана бути попереднім поколінням, ніж батько, тільки не пізніше покоління? Бо якби бабуся і дідусь були пізнішими поколіннями, ймовірно, якийсь масовий внесок у батьків містив би якісь елементи, неможливі в попередніх поколіннях зірки?
Лелієль

2
Зважаючи на те, що ОП триває трохи про життя зірок та Всесвіту, я думаю, що вдаватись до деталей про життя зірок різних поколінь було б корисно.
Шейн
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.