Neutrinó hűtés

A neutrínó hűtés a csillagok belsejének lehűtésének folyamata a bennük képződő neutrínókkal , amelyek szabadon szállítják el az energiát az atommag teljes térfogatából, mivel a csillag átlátszó az alacsony energiájú neutrínók számára. Az ilyen tömeges neutrínóhűtés sebességét, ellentétben a klasszikus felületi fotonhűtéssel , nem korlátozzák a csillag belsejéből a fotoszférába történő energiaátvitel folyamatai , így ez a hűtési mechanizmus nagyon hatékony.

A neutrínók hűtésének számos mechanizmusa létezik, amelyek a csillagfejlődés különböző szakaszaiban játszódnak le .

Fotonok szóródása elektronok által

Az evolúció késői szakaszában a csillagok magjaira jellemző magas hőmérsékleten és plazmasűrűségen (mind klasszikus, mind elektronikus komponenseinek degenerációjával ) a fotonokat az elektronok szétszórhatják, neutrínó - antineutrínó párok képződésével .

Nukleonokat tartalmazó folyamatok (urca folyamat)

Először Gamow és Schoenberg javasolta a csillagok magjaiból a neutrínósugárzás általi energiaátvitel mechanizmusát egy háromnukleonos rendszer példáján . T ≈ 10 8 K hőmérsékleten a következő reakciók válnak lehetővé:

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

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

Az első reakció a trícium atommag bomlása ~18 k eV energiafelszabadulás mellett , a második, a fordított reakció 18 k eV feletti elektronenergiákon megy végbe . De mint minden β-bomlási reakcióban, mind a közvetlen, mind a fordított esetben, az energia egy részét a neutrínók elviszik , ezért a csillagok magjában zajló ilyen reakciók termodinamikailag nem egyensúlyiak .

Egy csillag magjának anyagának neutronizálása esetén például neutroncsillagok keletkezése és szupernóva - robbanások , azaz alacsony elektronkoncentráció esetén reakciók lehetségesek:

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

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

Ezek a folyamatok nagymértékben függenek a hőmérséklettől, az energiaveszteségtől , és T ≈ 5⋅10 8 K-től kezdve a csillag neutrínósugárzása meghaladja a fotonsugárzását . A Gamow - val folytatott beszélgetés során Schoenberg megjegyezte, hogy ezeknek a folyamatoknak köszönhetően "az energia olyan gyorsan tűnik el a szupernóva magjából, mint ahogy a pénz eltűnik rulett közben" , és ezt a neutrínó hűtőmechanizmust Gamow javaslatára Urka- folyamatnak hívták. - a Rio de Janeiróban található Urka kaszinó ( Cassino da Urca ) tiszteletére , amelyben Gamow találkozott Schönberggel. [egy] $Q\sim T^{6}$

Pozitronokat érintő folyamatok

T ≈ 10 10 K feletti hőmérsékleten megindul az elektron - pozitron párok létrehozása és a folyamatok

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

és

e^{+}+e^{-}\to \nu +{\tilde {\nu )).

Az elektron - pozitron párok megsemmisülésének valószínűsége neutrínó - antineutrínó párok kialakulásával sokkal kisebb, mint a gamma-kvantumpárok kialakulásával való megsemmisülés valószínűsége , azonban az utóbbi folyamat, ellentétben az elsővel, termodinamikailag egyensúlyban van, és nem befolyásolják a megsemmisülés valószínűségét a neutrínó - antineutrínó párok kialakulásával . Ilyen körülmények között az energiaveszteségek hőmérséklettől való függése még nagyobb: . $Q\sim T^{9}$