Войти
Синтез дейтерия, также называемый сжигание дейтерия, является ядерным синтезом реакция, которая происходит в звездах и некоторых субзвездных объектах, в которой ядро дейтерия и протон объединяются, образуя гелий -3 ядро. Это происходит как вторая стадия протон-протонной цепной реакции, в которой ядро дейтерия, образованное из двух протонов, сливается с другим протоном, но также может происходить из изначального дейтерий.
Дейтерий легче всего слитое ядро доступно для аккреции протозвезд, и такое слияние в центре протозвезд может продолжаться, когда температура превышает 10 К. Скорость реакции настолько чувствительна к температуре, что температура не намного превышает ее. Энергия, генерируемая термоядерным синтезом, вызывает конвекцию, которая переносит выделяемое тепло на поверхность.
Если бы не было дейтерия, доступного для плавления, то звезды набирали бы значительно меньшую массу в предшествующей главной последовательности, поскольку объект схлопнется быстрее, и произойдет более интенсивный синтез водорода, который предотвратит аккрецию вещества на объекте. Синтез дейтерия позволяет дальнейшее увеличение массы, действуя как термостат, который временно останавливает повышение центральной температуры выше примерно одного миллиона градусов, температуры, недостаточно высокой для синтеза водорода, но позволяя время для накопления большей массы. Когда механизм переноса энергии переключается с конвективного на излучающий, перенос энергии замедляется, позволяя температуре повышаться и синтезировать водород стабильно и устойчиво. Синтез водорода начнется при 10 К.
Скорость генерации энергии пропорциональна (концентрация дейтерия) × (плотность) × (температура). Если ядро находится в стабильном состоянии, выработка энергии будет постоянной. Если одна переменная в уравнении увеличивается, две другие должны уменьшаться, чтобы выработка энергии оставалась постоянной. Поскольку температура повышается до степени 11,8, потребуются очень большие изменения либо концентрации дейтерия, либо его плотности, чтобы вызвать даже небольшое изменение температуры. Концентрация дейтерия отражает тот факт, что газы представляют собой смесь обычного водорода, гелия и дейтерия.
Масса, окружающая радиационную зону, по-прежнему богата дейтерием, и синтез дейтерия происходит во все более тонкой оболочке, которая постепенно перемещается наружу по мере роста радиационного ядра звезды. Генерация ядерной энергии в этих внешних областях с низкой плотностью заставляет протозвезду раздуваться, задерживая гравитационное сжатие объекта и откладывая его прибытие на главную последовательность. Полная энергия, доступная при синтезе дейтерия, сравнима с энергией, выделяемой при гравитационном сжатии.
Из-за нехватки дейтерия во Вселенной его запасы у протозвезды ограничены. Через несколько миллионов лет он будет полностью поглощен.
синтез водорода требует гораздо более высоких температур и давлений, чем синтез дейтерия, следовательно, есть объекты, достаточно массивные, чтобы сжечь дейтерий, но недостаточно массивный, чтобы сжечь водород. Эти объекты называются коричневыми карликами, и их масса примерно в 13–80 раз превышает массу Юпитера. Коричневые карлики могут светить сто миллионов лет, прежде чем их запас дейтерия иссякнет.
Объекты с массой выше минимальной массы синтеза дейтерия (минимальная масса сжигания дейтерия, DBMM) будут плавить весь свой дейтерий за очень короткое время ( ∼4–50 млн лет), тогда как объекты ниже будут гореть мало и, следовательно, сохранят свое первоначальное содержание дейтерия. «Очевидная идентификация свободно плавающих объектов или планет-изгоев ниже DBMM предполагает, что образование звездообразных объектов простирается ниже DBMM».
Было показано, что синтез дейтерия должен быть возможен и на планетах. Порог массы для начала синтеза дейтерия на поверхности твердых ядер также составляет примерно 13 масс Юпитера.
Хотя синтез с протоном является доминирующим методом потребления дейтерия, другие реакции возможны. К ним относятся слияние с другим ядром дейтерия с образованием гелия-3, трития или (реже) гелия-4 или с гелием с образованием различных изотопы из лития.
