astro.wikisort.org - Наука

Нейтри́нное охлажде́ние — процесс охлаждения звёздных недр образующимися в них нейтрино, которые свободно уносят энергию из всего объёма ядра, так как звезда прозрачна для нейтрино низких энергий. Скорость такого объёмного нейтринного охлаждения, в отличие от классического поверхностного фотонного охлаждения, не лимитирована процессами переноса энергии из недр звезды к её фотосфере, поэтому такой механизм охлаждения весьма эффективен.

Существует несколько механизмов нейтринного охлаждения, осуществляющихся на различных стадиях эволюции звёзд.

Рассеяние фотонов на электронах

При высоких температурах и плотностях плазмы (как классической, так и с вырождением её электронной компоненты), характерных для ядер звёзд на поздних стадиях эволюции, возможно рассеяние фотонов на электронах с образованием нейтринно-антинейтринных пар.

Процессы с участием нуклонов (урка-процесс)

Впервые механизм переноса энергии из ядер звёзд излучением нейтрино предложили Гамов и Шёнберг на примере трёхнуклонной системы. При температурах T ≈ 10⁸ К становятся возможными следующие реакции:

${\displaystyle {}^{3}{\text{H}}\to {}^{3}{\text{He}}+e^{-}+{\tilde {\nu }},}$

${\displaystyle {}^{3}{\text{He}}+e^{-}\to {}^{3}{\text{H}}+\nu .}$

Первая реакция — это распад ядра трития с энерговыделением ~18 кэВ, вторая, обратная реакция, идёт при энергиях электрона выше 18 кэВ. Но, как и в любых реакциях β-распада, как прямых, так и обратных, часть энергии уносится нейтрино, и поэтому любые такие реакции в ядрах звёзд являются термодинамически неравновесными.

В случае нейтронизации вещества ядра звезды, например, при образовании нейтронных звёзд и взрывах сверхновых, то есть низкой концентрации электронов, возможны реакции:

${\displaystyle n+n\to n+p+e^{-}+{\tilde {\nu }},}$

${\displaystyle n+p+e^{-}\to n+n+\nu .}$

Эти процессы чрезвычайно сильно зависят от температуры, энергопотери ${\displaystyle Q\sim T^{6}}$, и, начиная уже с T ≈ 5⋅10⁸ К, нейтринное излучение звезды превышает её фотонное излучение. В беседе с Гамовым Шёнберг заметил, что благодаря этим процессам «энергия исчезает из ядра сверхновой так же стремительно, как исчезают деньги при игре в рулетку», и этот механизм нейтринного охлаждения по предложению Гамова получил название урка-процесс — в честь казино «Урка» (Cassino da Urca), находящегося в Рио-де-Жанейро, в котором произошла встреча Гамова с Шёнбергом.[1]

Процессы с участием позитронов

При температурах выше T ≈ 10¹⁰ К начинается рождение электрон-позитронных пар и начинают эффективно идти процессы

${\displaystyle e^{+}+n\to p+{\tilde {\nu }}}$

и

${\displaystyle e^{+}+e^{-}\to \nu +{\tilde {\nu }}.}$

Вероятность аннигиляции электрон-позитронных пар с образованием пар нейтрино-антинейтрино значительно ниже, чем вероятность аннигиляции с образованием пар гамма-квантов, однако последний процесс, в отличие от первого, термодинамически равновесен и не влияет на вероятность аннигиляции с образованием пар нейтрино-антинейтрино. В таких условиях зависимость энергопотерь от температуры ещё выше: ${\displaystyle Q\sim T^{9}}$.

Нейтринное охлаждение в эволюции звёзд

На поздних стадиях эволюции звёзд нейтринное охлаждение может играть решающую роль, поскольку при этом достигаются высокие температуры, и нейтрино эффективно отводит энергию из их центральных областей. Нейтринное охлаждение вносит существенный вклад в механизмы таких процессов, как гелиевые вспышки, углеродная детонация, быстрое охлаждение белых карликов и нейтронных звёзд и взрывов сверхновых.

Примечания

Литература

• Я. Б. Зельдович, С. И. Блинников, Н. И. Шакура. Физические основы строения и эволюции звёзд, М., 1981 Архивная копия от 18 февраля 2006 на Wayback Machine
• Шкловский И. С. Звёзды: их рождение, жизнь и смерть, М.: Наука, 1984

На других языках

---

[de] Urca-Prozess

Der Urca-Prozess ist ein Kühlprozess in der Astrophysik durch die Emission von Neutrinos in kompakten stellaren Objekten.[1] Kompakte stellare Objekte wie Weiße Zwerge und Neutronensterne verfügen über eine sehr kleine Oberfläche und dementsprechend sind die Kühlprozesse durch elektromagnetische Strahlung sehr ineffektiv. Bei diesen Sternen ist der Energieverlust über die Emission von Neutrinos um mehrere Größenordnungen effektiver, da durch den geringen Wirkungsquerschnitt Neutrinos kaum mit der Materie wechselwirken.[2]

---

[es] Proceso Urca

En física de astropartículas, un proceso Urca es una reacción en la cual se emite un neutrino y que se cree que forma parte de los procesos de enfriamiento de las estrellas de neutrones y las enanas blancas. El proceso fue discutido por primera vez por George Gamow y Mário Schenberg cuando visitaban un casino en Río de Janeiro llamado Casino-da-Urca. Se dice que Schoenberg comentó a Gamow que «la energía en el núcleo de una supernova desaparece tan rápidamente como el dinero en esa mesa de ruleta». En el dialecto del sur de Rusia de Gamow urca también significa «ladrón».[1][2]

---

- [ru] Нейтринное охлаждение

---

---