燃燒是發(fā)生在一些恒星和次恒星天體的核融合反應(yīng),其中的氘原子核和質(zhì)子相結(jié)合,形成一個(gè)氦-3核融合反應(yīng)。當(dāng)核心的氘燃燒停止,只有在能量的傳輸從對(duì)流切換成輻射之后,圍繞著氘被耗盡的核心會(huì)形成能量障蔽,然后原恒星核心的溫度才會(huì)增高。在次恒星天體由于氫燃燒比氘燃燒更高的溫度和壓力,因此有些天體的質(zhì)量雖然可以燃燒氘,卻不足以燃燒氫。
正文
氘燃燒,它發(fā)生在質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)的第二階段,由兩個(gè)質(zhì)子融合形成一個(gè)氘原子核,再進(jìn)一步與另一個(gè)質(zhì)子融合;但也可以是原初的氘燃燒過(guò)程。
在原恒星
氘是最容易在原恒星熔融的核心與質(zhì)子融合的原子核,當(dāng)原恒星核心的溫度超過(guò)10 K就可以燃燒。這種反應(yīng)的速率對(duì)溫度相當(dāng)敏感,所以溫度不會(huì)上升太多。氘燃燒驅(qū)動(dòng)的對(duì)流會(huì)運(yùn)載熱量到表面。
如果沒(méi)有氘燃燒,就不會(huì)有質(zhì)量不超過(guò)2-3太陽(yáng)質(zhì)量的恒星,因?yàn)樵谇爸餍螂A段的恒星必須繼續(xù)吸積質(zhì)量才能引發(fā)氫燃燒I 氘燃燒阻止了這種情況的發(fā)生,它使核心的溫度上升至約1,000萬(wàn)度,而在這溫度以下氫燃燒是無(wú)法進(jìn)行的。
環(huán)繞著輻射區(qū)的物質(zhì)中依然含有豐富的氘,氘的燃燒會(huì)以殼層的形式逐漸外移,而原恒星的輻射層也會(huì)逐漸增大。核反應(yīng)在低密度的外層區(qū)域生,會(huì)導(dǎo)致原恒星的膨脹,減緩引力造成的收縮和推遲它到達(dá)主序帶。氘燃燒的總能量足以和引力收縮釋放出的相抗衡。
由于氘在宇宙中的數(shù)量不足(有限),原恒星能供應(yīng)的因而受到限制。在數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間后,它將被完全耗盡。
在次恒星天體
由于氫燃燒比氘燃燒更高的溫度和壓力,因此有些天體的質(zhì)量雖然可以燃燒氘,,卻不足以燃燒氫。這些天體被稱(chēng)為棕矮星,而它們的質(zhì)量在13-80木星質(zhì)量之間。棕矮星在它們的氘燃燒完之前,最多只能發(fā)光約一億年。
其他反應(yīng)
雖然與質(zhì)子的融合是消耗氘的最主要方法,但其他的反應(yīng)也是可能的。這些反應(yīng)包括與另一個(gè)氘和融合成氦-3、、或氦-4(罕見(jiàn)),或是形成各種不同的鋰同位素。
參考資料 >