1959

Синтез химических элементов и их изотопов в ядрах звезд⁠⁠

При термоядерном синтезе внутри звезд «горят» именно ядра атомов. Электроны же из-за экстремальных температур и давлений существует в виде плазмы - ионизированного газа, где свободно движутся отдельно от ядер.

Чтобы звезда смогла «досинтезироваться» до железа к концу жизни – масса у нее должна быть не менее 8-ми солнечных. Наше солнце к концу своей сможет дойти максимум до кислорода.

ПРЕДСТАВИМ ЗВЕЗДУ С МАССОЙ НЕ МЕНЕЕ 8 СОЛНЕЧНЫХ

Начинаем сжигать водород.

При термоядерном синтезе водорода главное конечное звено - образование гелия, гелия-4 так как только этот изотоп стабилен. Ядро атома гелия-4, состоящего из 2 протонов и 2 нейтронов называют альфа-частицей.

Итак у нас теперь дохуя гелия в центре - сжигаем гелий. По-научному Альфа-процесс.

Альфа-частица (гелий-4) в ядрах звёзд легко присоединяется к уже существующему ядру, увеличивая его "массовое число" на 4.

Такой процесс слияния один из самых простых и энергетически выгодных в горячих недрах звёзд. Все промежуточные изотопы с нечетным числом нуклонов гораздо менее устойчивы, и, если возникают, быстро захватывают альфа-частицу, переходя в стабильное состояние.

В результате наиболее "прочными" и распространёнными оказываются ядра, кратные четырем: 4He, 12C, 16O, 20Ne, 24Mg, 28Si, 32S.

Короче сжигаем что получили, то есть прибавляем 4, сверяем относительную атомную массу с периодической таблицей - радуемся. И сразу хуй тебе! Между водородом и углеродом в таблице нет стабильного изотопа с массой 8. При слиянии двух альфа-частиц, то есть ядер гелия-4 образуется изотоп бериллия-8, который живет – ноль, 16 нолей 819 сек.

Но, именно ~~скорострел~~ изотоп 8Be успевает поучаствовать в ~~тройничке~~ тройном альфа процессе получая сразу стабильный наш родной углерод-12.

Сжигаем углерод (+4). А помимо альфа-процесса происходит еще и прямое слияние двух ядер углерода-12 – углеродное горение. В итоге получаем: 16O, 20Ne, 23Na, 23Mg, 24Mg, 27Al, 28Si.

Дальше уже горит кислород - кислородное горение. На выходе получаем: 24Mg, 28Si, 31P, 32S, 36Ar - стабильный изотоп, хотя и менее распространён, чем 40Ar и 40Ca.

Каждый слой становится "активным" только по мере исчерпания топлива в более внутреннем слое, то есть еще раз - начиная с центра каждый слой горит, пока не истощит своё топливо, после чего ядро сжимается, нагревается и запускает горение следующего слоя. После исчерпания всех зон горения звезда переживает гравитационный коллапс ядра и становится сверхновой.

Последний горит кремний - кремниевое горение, получаем:

44Ti - радиоактивен (T½ ≈ 60 лет),
48Cr - радиоактивен (T½ ≈ 21 ч),
52Fe - радиоактивен (T½ ≈ 8,3 ч). 54Fe – стабилен, но его мало 5,85% от общей массы железа вообще везде, 55Mn,
55Co - радиоактивен (T½ ≈ 17,5 ч), 59Co – стабилен.
56Ni - радиоактивен (T½ ≈ 6 дней), распадается в цепочке до наиболее стабильного ядра с точки зрения энергии связи на нуклон - железа-56.

Все! Гореть больше нечему, это финальная стадия перед коллапсом звезды (сверхновая), после которой происходит выброс тяжелых элементов.

В массивной звезде в конце её эволюции формируется 6–7 термоядерных оболочек (слоёв). Такая структура образует слоистую "луковицу" с более тяжёлыми элементами в центре, постепенно переходя к более лёгким снаружи.

Список ядерных зон горения от центра к поверхности:

Ядро железа — не горит, а просто накапливается (Fe, немного Ni, Co)
Горение кремния — синтез железа и никеля
Горение кислорода — синтез кремния, серы, аргона
Горение неона — синтез кислорода и магния
Горение углерода — синтез неона, натрия, магния
Горение гелия — синтез углерода и кислорода (тройной альфа-процесс)
Горение водорода — синтез гелия
Иногда можно выделять дополнительные промежуточные слои с нестабильным "тонким" горением (например, магний), но классически — именно семь основных.

пысы: Хотел дальше пилить вторую часть "Север – как понятие направления верха у планет, 2 часть (Планеты)", но решил начать с кормилицы. Ну и давай собирать последние данные, открытия и исследования инфу в кучу.