Нуклеосинтез и химическая эволюция звёзд

В центральных частях звёзд при температурах в десятки и сотни миллионов градусов из протонов и нейтронов синтезируются ядра ато­мов. За счёт «сгорания» ядер H возникают ядра Не: 4¹H → ⁴He. Эта ре­акция – один из возможных источников солнечной энергии. Ядра тя­жёлых элементов возникают в результате различных ядерных реакций, в которых участвуют α-частицы (ядра He), протоны и нейтроны.

Так, например, при «r-процессе» происходит захват быстрых нейт­ронов с образованием ядер Cf. Это, возможно, имеет место при вспышках сверхновых звёзд, т.к. вспышка затухает в течение 30 суток – времени полураспада Cf.

Наиболее вероятно и энергетически выгодно образование ядер, состоящих из небольшого и чётного числа протонов и нейтронов. Лёг­кие и чётные ядра более устойчивы. Ядра с большим числом протонов и нейтронов часто неустойчивы. Так, U, Th, Ra и другие радио­активные элементы разлагаются с образованием Pb и He. U и Th ещё известны на Земле, другие радиоактивные элементы (например, Tc) давно распались. Однако и среди лёгких элементов не все обладают высокими кларками. Например, Be имеет порядковый номер 4 (в яд­ре 4 протона), а его кларк в земной коре – лишь 3,8∙10^-4%.

Мало Li (3,2∙10^-3%), B (1,2∙10^-3%), C (2,3∙10^-2%). Полагают, что их ядра служат ядерным горючим и уничтожаются в ходе ядерных реакций. Ядра, содержащие 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126 протонов или нейтронов, особенно устойчивы. Эти числа называются магически­ми. Наиболее устойчивы дважды магические ядра, содержащие магичес­кое число и протонов, и нейтронов (⁴Hе, ¹⁶O, ⁴⁰Ca, ²⁰⁸Pb). В земной коре элементы с магическими ядрами обладают относительно высокими кларками (за исключением He). Итак, в химическом отношении звёз­ды являются довольно простыми системами. Доступная для изучения часть Вселенной имеет в основном водородно-гелиевый состав. Космохимия оказалась однообразнее и, пожалуй, проще геохимии. Сбы­лось предсказание английского астрофизика А. Эддингтона, который в начале XX в. писал, что легче будет разобраться в составе звёзд, чем в процессах, окружающих нас на Земле.