Skip to main content
SpringerLink
Log in

H−He cycle in the evolution of massive stars

Цикл H−He в образовании звезд-гигантов

  • Published:
Acta Physica Academiae Scientiarum Hungaricae

Abstract

In the last evolutionary stage of certain massive stars, there occurs, at the temperature of 4×109−5×109 oK, a chain of nuclear reactions by means of which He nuclei regenerated by the dissociation of heavier elements are disintegrated into free nucleons. The most probable nuclear reaction chain, as indicated by calculations, is as follows: He4(α,p) Li7, Li7 (α, 2α) H3, H3(p, n) He3, He3(β −)H3, H3(t, 2n) He4. The net result of the reaction chain is the equation, He4(2β −) 4n with an energy absorption of 29.2 MeV per He nucleus disintegrated. The nuclear process is so rapid at the temperature and density considered that the star undergoes simultaneously a catastrophic collapse and a gigantic explosion during which the nuclear process is completed and the neutrons are expelled out and decay spontaneously into protons.

The regeneration of hydrogen in the last evolutionary stage of massive stars is regarded as having astrophysical significance. It appears that supernovae are mainly initiated by this process. The abundance of hydrogen in the gases ejected by dense stars, the most abundant distribution of hydrogen in the universe among all elements, etc. may be explained on this basis.

Резюме

На последней стадии образования некоторых звезд-гигантов большой массы при температуре 4.109∼5.109 o k наступает цепная ядерная реакция, в течение которой регенерированные диссоциацией более тяжелых элементов ядра He распадаются на свободные нуклоны. По результатам вычислений наиболее вероятной является цепная ядерная реакция следующего типа: He4(α,p) Li7, Li7 (α, 2α) H3, He3(p, n) He3, He3 (β− H3, H3(t, 2n) He4.

Чистым результатом цепи реакции является уравнение He4(2β −) 4n для яде He распавшихся абсорпцией энергии в 29,2 MeV. При указанных температуре и плотности ядерный процесс является настолько быстрым, что звезда испытывает катастрофическое разрушение, сопровождающееся огромным взрыбом, в течение которого ядерный процесс заканчивается, и однавременно выбрасываются нейтроны, которые спонтанно распадаются на протоны.

Регенерацию водорода на последней стадии образования звезд большой массы можно рассматривать как имеющее астрофизическое значение явление. Кажется вероятным, что данный процесс содействует началу образования суперновых. Наличие значительных количеств водорода в газах, выброшенных звездами большой плотности, подавляющая роль водорода в распределении встречающихся во вселенной всех элементов и т. д. — все это находит объяснение на этой основе.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. E. E. Salpeter, Ap. J.,115, 326, 1952.

    Article  ADS  Google Scholar 

  2. E. J. Öpik, Proc. Roy. Irish Acad., (A)54, 49, 1951; Mem. Soc. Roy. Sci. Liege,14, 131, 1954.

    MATH  Google Scholar 

  3. A. G. W. Cameron, Ap. J.,121, 144, 1955.

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. W. A. Fowler, G. R. Burbigde andE. M. Burbidge, Ap. J.,121, 271, 1955.

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. J. B. Marion andW. A. Fowler, Ap. J.,125, 221, 1957.

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. F. Hoyle, Frontiers of Astronomy, William Heinemann Ltd., London, p. 210–217, 1955.

    Google Scholar 

  7. H. A. Bethe, Phys. Rev.,55, 434, 1939.

    Article  MATH  ADS  Google Scholar 

  8. C. Weizsäcker, Phys. Zs.,39, 633, 1938.

    MATH  Google Scholar 

  9. J. S. Cheng, On Scientific Conference of North-Eastern Normal University of China in 1954.

  10. J. S. Cheng, J. Hua-Dong Normal University (in Chinese),2, 93, 1956.

    Google Scholar 

  11. ibid.,,4, 72, 1956.

    Google Scholar 

  12. R. F. Christy andR. Latter, Rev. Mod. Phys.,20, 185, 1948.

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. R. N. Hall andW. A. Fowler, Phys. Rev.,77, 197, 1950.

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. E. E. Salpeter, Phys. Rev.,88, 547, 1952.

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. G. Gamow andC. L. Critchfield, Atomic Nucleus and Nuclear Energy Source, The Clarendon Press, Oxford, 1949; p. 300.

    Google Scholar 

  16. H. M. Agnew et al., Phys. Rev.,84, 862, 1951.

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. J. A. Phillips andG. A. Sawyer, Los Alamos Report, 1578, 1953.

  18. H. Remy, Treatise On Inorganic Chemistry, 1956, Vol. II, p. 564.

  19. E. E. Salpeter, Phys. Rev.,97, 1237, 1955.

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. W. R. Arnold et al., Phys. Rev.,93, 483, 1954.

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. L. Aller, Ap. J.,111, 173, 1950.

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. A. S. Eddington, The Internal Constitution of the Stars, Cambridge, The University, Press, 1930; p. 288.

    Google Scholar 

  23. F. Zwícky, Phys. Rev.,55, 726, 1939.

    Article  MATH  ADS  Google Scholar 

  24. В. А. Амбарцумян, Теоретическая Астрофизика, Государственное Издательство Технико-Теоретической Литературы, Москва 1952, § 29, 4.

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Hua-Dong Normal University, Shanghai, China

    J. S. Cheng

Authors
  1. J. S. Cheng
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Cheng, J.S. H−He cycle in the evolution of massive stars. Acta Physica 11, 117–130 (1960). https://doi.org/10.1007/BF03157340

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF03157340

Keywords

Search

Navigation