恒星演化和超新星爆发理论中某些重要问题的核物理问题

首先 ,在第 1节中我们依次介绍了各种不同质量的恒星演化进程中各个主要热核燃烧的点火条件 ,致密物质中自由电子系统的简并性对星体热核燃烧的主导作用以及爆炸性核燃烧条件。其次 ,在第 2节中我们讨论了导致恒星核心不稳定坍缩的物理因素和条件。此后 ,在本文第 3节中我们评述了Ⅰa 型超新星爆发理论尚在争论中的核物理和固体物理的问题。在第 4节中我们评述了Ⅱ型 (以及Ib 型 )超新星爆发理论中的严重困难 ,并且介绍了我们 (南京大学研究小组 )就超新星中微子延缓爆发机制的关键问题 (强大的中微子暴如何产生 ?)的物理机制提出的具体过程 :这中微子暴的强大中微子流量是从刚刚坍缩的高温高密核心通过核物质——— (u ,d)夸克系统——— (u ,d ,s)系统的相变过程在不到 1微秒的时间内很快地产生出来的的。而且 ,这个过程导致核心区域的负熵梯度 ,引起核心区域大规模对流 ,它将这强大的中微子流量很快地向外输送到中微子球的表面。在第 5节中本文还介绍了我们就超新星核心高密条件下电荷屏蔽对电子俘获过程的影响所作的探讨研究以及讨论了它对超新星坍缩核心质量 (它对超新星瞬时爆发机制成功与否起着关键作用 )的可能影响。

恒星核心氦核反应系统中的振荡

分析了在压力效应和ｇ－Ｔ效应影响下，恒星核心氦核反应系统中与粒子数密度有关的振荡．结果表明，氦核反应系统中存在超临界的时间振荡分支．当核反应发生在对流区，且对流速度沿径向减小时，压力效应可激发振荡；在核反应发生在对流区或非对流区的一般情况下，ｇ－Ｔ效应可以激发振荡．这类振荡将导致能量产生的时间变化．

8M_■恒星演化过程中湍流应力作用效果的分析

以恒星结构与演化理论中常用的混合程理论为基础,将湍流作用表现出来的宏 观应力引入恒星结构与演化模型中的流体静力学平衡方程．通过计算8M(?)恒星从主序星 到早期AGB星演化过程中湍流应力梯度与引力的比值来研究湍流作用对恒星演化与结构 的影响．结果发现:在核燃烧阶段其比值很小,湍流作用几乎可以忽略;但在RGB和早 期AGB演化阶段,发现在恒星外部存在一个湍流应力梯度为引力的几倍到几十倍的很小 区域,而该小区域以外的对流区内湍流作用力能达到引力的65％,这些对AGB星的中心 温度变化与热脉动发生的时间等恒星结构与演化规律有不同程度的影响．

恒星演化晚期核素K壳层连续态电子俘获过程中微子能量损失

基于WeinBerg-Salam理论,考虑Coulomb效应对连续态电子气体的影响,对恒星演化晚期核素^(12)C、^(16)O、^(20)Ne、^(24)Mg、^(28)Si和^(56)Fe在完全电离环境下的K壳层连续态自由电子俘获过程的中微子能量损失进行了讨论.根据,Beaudet、Petrosian和Salpeter(BPS)的方法所得结果与我们的结果进行了比较.结果表明:相对较高温度环境(如T_9=0.1和T_9=1.T_9是以10~9K为单位的温度),两种结果符合很好;而低温环境(如T_9=0.01和T_9=0.001)核素^(16)O、^(20)Ne、^(24)Mg和^(28)Si的中微子能量损失,BPS的结果比我们的结果高10～70倍,对核素^(12)C甚至高出2个数量级.我们的研究可能对恒星演化晚期尤其是白矮星核坍塌到相对低温和中等密度阶段冷却机制的研究具有重要意义.

恒星的一生

恒星是由炽热的气体物质组成,能自己发光的球状天休。在宇宙中,恒星是各种星体中个子最大,最基本的一种天体。一颗恒星的一生,跟我们人类的人生大同小异,可分为胎儿期,青壮年期,老年期和临终期四个阶段。一开始,弥漫在宇宙空间中的星云物质,由于吸引力的强大作用,聚集在一起,再经过漫长时间的收缩,一颗恒星的雏形便形成了。由于这一时期的恒星很像母体中的胎盘,所以,这个时期为恒星的"胎儿期"。处于这一阶段的恒星在吸引力的作用下,又经过数十万年的时间,终于成为一颗真正的恒星。恒星在形成的过程中,由于收缩运动进行得非常剧烈,使得在恒星内部具有很高的压力和温度,从而产生了核聚变反应。在这个反应中,恒星损耗了一些燃料—氢气。

推广的依赖时间的局部对流理论

本文将依赖时间的对流理论推广到适用于非径向脉动的更为一般的情况。

AGB星氦燃烧壳层源出现非稳定热核反应的判据

建立了热脉动AGB星氦燃烧壳层源出现非稳定热核反应的判据,新判据包含 了丰富的物理信息,它不仅与热脉动AGB星氦燃烧壳层源的几何性质有关,而且与氦燃 烧壳层源的力学、热学和化学的性质都有关． 提出了热脉动AGB星氦燃烧壳层源非稳定热核反应的发生和消失的机理,它可表述 为:热脉动AGB星氦燃烧壳层源的局部区域出现对流不稳定区会触发非稳定热核反应的 发生,非稳定热核反应会促使氦燃烧壳层源急速膨胀,氦燃烧壳层源的急速几何形变会消 除非稳定热核反应． 用改进后的Kippenhahn恒星演化程序对5M(?)恒星进行了从主序星到热脉动AGB 星的演化模型计算,结果表明新判据能很好地反映5M(?)AGB星氦燃烧壳层源的热核反应 情况．并得出5M(?)热脉动AGB星在第6次热脉动周期阶段,被挖掘到热脉动AGB星 表面的元素主要是在温度lgT2／K<8．155和密度4．0<lgρ2/g·cm-3<4．6的物理条件 下经热核反应合成的．

乔治·伽莫夫:给人类带来新思想的人

在本世纪出现的一批物理学精英之中,乔治·伽莫夫(George Gamow)可说是一位极为独特的人物了!这是因为他曾经在核物理学、天体物理学、宇宙学以至分子生物学方面作出了开创性与奠基性的工作;还因为他在列宁格勒、哥廷根、哥本哈根、剑桥和普林斯顿曾受教于弗里德曼、玻恩、玻尔、卢瑟福和爱因斯坦;

慢脉动B型星KIC 8324482的星震学研究

慢脉动B型(Slowly Pulsating B-type, SPB)星的脉动频率很难被地面观测设备所观测到,直到近些年空间观测技术的快速发展才使其得以实现. SPB星的研究尚处于起步阶段,恒星内部还存在许多问题等待解决.而星震学恰巧是一个用于探索恒星内部结构和相关的物理过程的有力工具.因此,星震学方法可以用来探测SPB星的内部结构和物理过程.通过用模型网格的方法对KIC 8324482这颗SPB星进行初步的星震学诊断,并通过计算其震荡数据(周期与周期间隔)的卡方值来筛选最佳拟合模型,确定了这颗星的一些基本物理参数,并发现了SPB星周期间隔的振荡频率和振幅与其对流核收缩留下的元素丰度梯度轮廓的关系.除了对流超射以外,扩散混合也是解释该恒星周期间隔分布结构的必要条件.

对立统一规律在天体演化中的体现

“合二而一”論者企图把自然界的各种事物、过程都說成是“合二而一”的。本文把近年来天文学的一些研究結果拿来說明,在宇宙的发展、天体的演化中自始至終貫串着矛盾双方的斗爭和互相轉化,天体演化过程是一分为二,而不是“合二而一”的。虽然康德于二百年前即已指出太阳系有它的发生发展的历史,是由一群小质点凝聚形成的,但在十九世紀,仍有天文工作者认为天体是不变的、是創造出来的。天体演化的概念为每一个天文工作者所接受,这仅仅是几十年来的事情。今天天体的演化已作为科学問題被研究着,这一点本身就說明了辯証唯物主义的自然观是正确的。同无机界其他的物质过程一样,在天体演化过程中主要的矛盾是吸引和排斥之間的矛盾。吸引和排斥这两种对立的趋势、傾向、作用的互相斗爭和互相統一,促使了各类天体和各类天体系統的产生和发展。下面举出三个例子来說明这一点。

天体演化问题

正确的哲学观点,需要自然科学方面事实的支持。自然科学所发现的事实也需要从正确的哲学观点出发来解释。对於天体演化问题,这两方面的有机联系显得十分突出:因为我们只能观察天体,不能将天体拿到实验室来检验,所以为了取得正确的解答,要更多地依赖正确的哲学观点。反过来,对演化问题的进一步的了解,无疑地会进一步充实哲学所需要的事实材料。所以研究天体演化问题的哲学含义,不但对於哲学、就是对天体演化学本身也是十分重要的,需要探究。

用《实践论》观点来看天体物理学的选题

天体物理学是一门基础学科,它研究宇宙空间中各种物质的物理状态、化学成分及演化的学科。同其他学科一样,它也是按照“实践—理论—实践……”的形式而逐步发展的。在这里,第一步的实践是天象的观测。积累了相当多的观测事实之后,人们通过运用概念、判断和推理,上升到理论的认识,而理论还需要再回到实践中去,由实践来加以检验,正确的理论就为尔后的实践所证实;理论的真理性不完全的,需要经过实践的检验而纠正其不完全性;错误的理论。

论恒星演化的矛盾过程

随着天体物理学理论的发展,人们对于恒星演化规律的认识也随之日臻完善。恒星的结构和演化过程,已经可以运用物理定律和数值计算加以描述和推导。唯物辩证法认为。

恒星的一生

恒星是怎样诞生、成长,又是怎样衰老、死亡的?揭开这个“恒星演化”之谜,是20世纪自然科学的一大成就。它的线索,最初来自对恒星光谱的研究。 不同恒星的光谱互有差异,这主要是由恒星表面温度不同造成的。恒星光谱可以分为许多类型,按温度从高到低依次递降排列。

地球生命的起源

宇宙创生于大爆炸,在其后的恒星形成和星系演化过程中各种生命所需的元素不断合成.45.6亿年前,太阳系在银河系的宜居带形成并开始演化,与此同时,地球在太阳系的宜居带上开始朝宜居行星演化.在地球的前生命演化阶段水的海洋已经形成,且拥有丰富的简单有机碳化合物、具催化功能的过渡金属化合物及携带能量的氢气、硫化氢和甲烷等.上述各种物质聚集在近地球表面高能、专门化的、封闭的微小地球化学单元中逐渐演化为初步具有生化功能的单元,最终脱离地球化学反应空间的约束而形成能够独立进行能量代谢和遗传物质合成的生命个体.从能量和地球化学的角度看,将氢气/甲烷合成为有机质的生化过程在早期和现代地球上均不难发生,这也是生命自养起源说的基本假设.地球早期还原大气可经由太阳辐射形成简单有机分子,而陨石和彗星也可将星际有机分子输送到地球,因此地球早期的海洋可能是充满简单有机分子和营养盐的环境,此环境支持生命异养起源假说.从前生命有机化学演化到第一个细胞的形成可能只需要很短的时间.虽然目前已知的地球上最古老的微生物化石是35亿年前形成的叠层石,但在地球的海洋形成之时,即38.5亿年前,生命就可能已经存在于地球上了.

太阳能量来源之谜

太阳不停地向宇宙空间辐射着光和热．它驱走了地球的黑暗和寒冷，带来了光明和温暖，造就了生机勃勃的大千世界，使我们人类得以繁衍生息、兴旺发达．大量的科学证据表明，早在３５亿年前，太阳就具有和今天大致相同的光度辐射．那么，太阳在这漫长的时间内以很大功率辐射...

Effects of magnetic fields on equation of state of rotating stars

The evolution of rotating stars with magnetic fields has been studied with focus given to the following aspects: the effects of magnetic fields on equation of state for stellar matter and the thermodynamic quantities; the effects of magnetic energy and pressure on the internal structure of stars. The differences between the structure and evolution of a 15M⊙rotating star with and without magnetic fields are discussed. Our results show that the magnetic fields have an effect on the structure and evolution of the star mainly during the central helium burning phase; and this influences the physical quantities in the stellar envelope where hydrogen and helium are partially ionized. This may influence stellar pulsation.