Номер 3, страница 391 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 15. Солнце и звёзды. Параграф 104. Внутреннее строение солнца и звёзд. Образцы заданий ЕГЭ - номер 3, страница 391.

Условие.

3. В каких звёздах образуются химические элементы вплоть до железа?

1) в звёздах спектральных классов О и В главной последовательности

2) в красных гигантах и сверхгигантах

3) в нейтронных звёздах

4) в белых карликах

Решение.

Решение 2.

Процесс образования химических элементов внутри звёзд называется звёздным нуклеосинтезом. Этот процесс зависит от массы звезды и стадии её эволюции. Химические элементы вплоть до железа ($^{56}\text{Fe}$) образуются в результате термоядерного синтеза в недрах массивных звёзд.

Рассмотрим предложенные варианты ответов:

1) в звёздах спектральных классов O и B главной последовательности
Звёзды главной последовательности, в том числе и горячие массивные звёзды классов O и B, генерируют энергию путём превращения водорода в гелий в своих ядрах. На этой стадии эволюции синтез более тяжёлых элементов не происходит. Следовательно, этот вариант неверный.

2) в красных гигантах и сверхгигантах
Когда в ядре звезды заканчивается водородное топливо, она покидает главную последовательность и превращается в красный гигант или, если звезда очень массивная, в красный сверхгигант. В недрах этих звёзд условия (температура и давление) становятся достаточными для синтеза более тяжёлых элементов:

• Сначала гелий превращается в углерод и кислород.
• В массивных звёздах (будущих сверхгигантах) по мере выгорания одного вида топлива ядро сжимается, температура в нём растёт, и начинается синтез ещё более тяжёлых элементов: углерода, неона, кислорода, кремния.

Этот последовательный процесс ядерного горения продолжается до тех пор, пока в центре звезды не образуется ядро из железа. Железо-56 имеет одну из самых высоких энергий связи на один нуклон, поэтому дальнейший синтез путём слияния ядер становится энергетически невыгодным (не выделяет, а поглощает энергию). Таким образом, именно в красных гигантах и сверхгигантах происходит синтез элементов вплоть до железа. Этот вариант является правильным.

3) в нейтронных звёздах
Нейтронные звёзды являются конечным продуктом эволюции массивных звёзд, которые взорвались как сверхновые. Это сверхплотные объекты, в которых термоядерные реакции уже не идут. Элементы тяжелее железа образуются в основном во время самого взрыва сверхновой, а не внутри нейтронной звезды. Поэтому этот вариант неверный.

4) в белых карликах
Белые карлики — это ядра звёзд малой и средней массы, оставшиеся после того, как звезда сбросила свои внешние оболочки. Они состоят в основном из углерода и кислорода и являются "мёртвыми" в термоядерном смысле — синтез в них прекратился. Они не имеют достаточной массы и температуры для создания элементов вплоть до железа. Этот вариант неверный.

Ответ: 2