Warum sind Braune Zwerge so langweilig?

Oh, diese Sterne ... Riesige Feuerkästen der Kernfusion. Sie (wie unsere Sonne) verbrennen Wasserstoff, wandeln ihn in Helium (und andere Elemente) um und geben dabei viel sichtbares Licht und Energie ab.



Aber wenn Sie sich den Braunen Zwerg ansehen, sieht er nicht wie ein normaler Stern (aus der Hauptsequenz) aus, wie unsere Sonne. Braune Zwerge können nicht genug Druck abgeben, um brennenden Wasserstoff in Helium umzuwandeln. Sie können nur Wasserstoff in Deuterium umwandeln.

Schauen wir uns die Unterschiede zwischen diesen Prozessen an. Der Kern eines Wasserstoffatoms ist nur ein Proton mit einer Masse von 938,272 MeV / c ² (ich verwende diese Einheiten, weil sie sehr einfach in Energie umgewandelt werden können, multiplizieren Sie sie einfach mit c ² , da E = mc ^{2 ist}) Das Deuteron, der Kern des Deuteriums, enthält ein Proton und ein Neutron (mit einer Masse von 939,566 MeV / c ² ), aber da sie an Ort und Stelle verbunden sind, ist die Gesamtmasse des Deuterons etwas geringer als die Masse zweier Protonen, 1875,613 MeV / c ² . Wenn daher zwei Protonen verschmelzen, wodurch ein Deuteron auftritt, wird eine Energie von 0,931 MeV freigesetzt. Eine Sekunde - das ist nicht ganz richtig ... Sie müssen auch Quantenzahlen wie Ladungen und Leptonzahlen speichern. Sie müssen also ein Positron und ein Neutrino produzieren: Aber keine Sorge, das Positron vernichtet in einem Stern mit einem Elektron und fügt Ihnen zusätzliche 0,511 MeV Energie hinzu und erhöht die Gesamtmenge auf 1,442 MeV pro Synthesereaktion.



Bei den meisten Sternen ist dies der erste Schritt in einer Kettenreaktion, die zur Produktion von Helium-4 führt, das eine Gesamtmasse von 3727,38 MeV / c ^{2 aufweist} . Dies bedeutet, dass wir für jeweils 4 Protonen, die Helium-4 synthetisieren, 26,73 MeV Energie erhalten (indem wir die beiden resultierenden Positronen einbeziehen, die mit Elektronen vernichten und zusätzliche Energie freisetzen). Und so wird Helium-4 aus Deuterium und Protonen gewonnen:



Nachdem braune Zwerge dieselbe Menge an Masse (z. B. 4 Protonen) für die Energieerzeugung aufgewendet haben, geben sie nur 11% der Energie eines gewöhnlichen Sterns ab. Wenn wir dazu ihre geringe Masse und reduzierte Syntheserate hinzufügen, werden wir die Frage beantworten, warum Braune Zwerge so langweilig sind. Wie langweilig sind sie? Vielleicht hilft Ihnen diese Abbildung bei der Vorstellung:



Wenn Sie das nächste Mal nach draußen gehen, danken Sie der freundlichen benachbarten Sonne für ihre Wärme, Helligkeit und Masse. Sonst wäre unsere Welt ein kalter und einsamer Ort.

Source: https://habr.com/ru/post/de396439/