az elemek szintézise a csillagokban
az elemeket diszkrét szakaszokban szintetizálják egy csillag élettartama alatt, és néhány lépés csak az ismert legnagyobb tömegű csillagokban történik (\(\PageIndex{2}\ábra)). Kezdetben az összes csillagot csillagközi “por” aggregációja alkotja, amely többnyire hidrogén. Mivel a porfelhő lassan összehúzódik a gravitációs vonzerő miatt, sűrűsége végül eléri a 100 g/cm3-t, a hőmérséklet pedig körülbelül 1-re emelkedik.5 × 107 K, amely egy sűrű plazma ionizált hidrogén atommagok. Ezen a ponton önfenntartó nukleáris reakciók kezdődnek, és a csillag “meggyullad”, létrehozva egy sárga csillagot, mint a mi napunk.
életének első szakaszában a csillagot nukleáris fúziós reakciók sorozata hajtja, amelyek a hidrogént héliummá alakítják:
Az általános reakció az átalakítás a négy hidrogén atommagok hélium-4 mag, amely kíséri a kibocsátás két pozitron, kettő \(\gamma\) sugarak, valamint egy nagy energia:
\
Ezek a reakciók vagy a felelős a legtöbb a hatalmas mennyiségű energia szabadul fel, mint a napfény, valamint napenergia. A csillag méretétől függően több milliárd évig tart, hogy a hidrogén körülbelül 10% – át héliummá alakítsa.
ha nagy mennyiségű hélium-4 képződik, akkor a csillag magjában koncentrálódik, amely lassan sűrűbbé és forróbbá válik. Körülbelül 2 × 108 K hőmérsékleten a hélium-4 magok összeolvadnak, berillium-8-at termelnek:
\
bár a berillium-8 páros tömegszámmal és egyenletes atomszámmal rendelkezik, annak alacsony neutron-proton aránya is van (és más tényezők a szöveg hatókörén kívül), ami instabillá teszi; csak körülbelül 10-16 s-ban bomlik. Ennek ellenére ez elég hosszú ahhoz, hogy reagáljon egy harmadik hélium-4 maggal, hogy szén-12 alakuljon ki, ami nagyon stabil. Szekvenciális reakciók a szén-12 hélium-4 termel az elemek a páros számok a protonok, illetve neutronok fel, hogy a magnézium-24:
\
annyi energia szabadul fel, amelyet ezek a reakciók, hogy ez okozza a környező tömeg hidrogén bővíteni, ami egy vörös óriás, amely körülbelül 100-szor nagyobb, mint az eredeti sárga csillag.
ahogy a csillag kitágul, a magjában nehezebb magok halmozódnak fel, amelyek további sűrűsége körülbelül 50 000 g / cm3, így a mag még forróbbá válik. A hőmérséklet körülbelül 7 × 108 K, a szén-oxigén magok vetik alá a nukleáris fúziós reakciók előállítani, nátrium, szilícium-magok:
\
\
ezeket A hőmérséklet, a szén-12 reagál a hélium-4 megindítására reakciók sorozata az, hogy a termék több oxigén-16, neon-20, magnézium-24, illetve szilícium-28, valamint a nehezebb radionuklidok esetében, mint például a kén-32, argon-36, illetve kalcium-40:
\
az ezen reakciók által felszabaduló energia a csillag további terjeszkedését okozza, hogy vörös szuperóriát képezzen, a maghőmérséklet pedig folyamatosan növekszik. Körülbelül 3 × 109 K hőmérsékleten a képződött magok szabadon cserélnek protonokat és neutronokat. Ez a kiegyenlítési folyamat a vas-56-ig és a nikkel-58-ig nehezebb elemeket képez, amelyek a legstabilabb atommagokkal rendelkeznek.