Come si formano gli elementi nelle stelle?

Una tipica stella inizia come una sottile nuvola di gas idrogeno che, sotto la forza di gravità, si raccoglie in un'enorme sfera densa. Quando la nuova stella raggiunge una certa dimensione, si accende un processo chiamato fusione nucleare, generando la vasta energia della stella. Il processo di fusione unisce gli atomi di idrogeno, trasformandoli in elementi più pesanti come elio, carbonio e ossigeno. Quando la stella muore dopo milioni o miliardi di anni, può rilasciare elementi più pesanti come l'oro.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

La fusione nucleare, il processo che alimenta ogni stella, crea molti degli elementi che compongono il nostro universo.

La fusione nucleare è il processo durante il quale i nuclei atomici sono costretti insieme sotto un calore e una pressione tremendi per creare nuclei più pesanti. Poiché questi nuclei portano tutti una carica elettrica positiva, e come le cariche si respingono, la fusione può avvenire solo quando sono presenti queste enormi forze. La temperatura al centro del sole, ad esempio, è di circa 15 milioni di gradi Celsius (27 milioni di gradi Fahrenheit) e ha una pressione 250 miliardi di volte maggiore dell'atmosfera terrestre. Il processo rilascia enormi quantità di energia, dieci volte quella della fissione nucleare e dieci milioni di volte quella delle reazioni chimiche.

Ad un certo punto, una stella avrà consumato tutto l'idrogeno nel suo nucleo, essendo stato tutto trasformato in elio. In questa fase, gli strati esterni della stella si espanderanno per formare quella che è conosciuta come una gigante rossa. La fusione dell'idrogeno è ora concentrata sullo strato di guscio attorno al nucleo e, in seguito, si verificherà la fusione dell'elio quando la stella inizierà a rimpicciolirsi di nuovo e diventerà più calda. Il carbonio è il risultato della fusione nucleare tra tre atomi di elio. Quando un quarto atomo di elio si unisce alla miscela, la reazione produce ossigeno.

Solo le stelle più grandi possono produrre elementi più pesanti. Questo perché queste stelle possono aumentare le loro temperature più alte delle stelle più piccole come il nostro Sole. Dopo che l'idrogeno è esaurito in queste stelle, passano attraverso una serie di bruciature nucleari a seconda della tipi di elementi prodotti, ad esempio, combustione di neon, combustione di carbonio, combustione di ossigeno o silicio bruciando. Nella combustione del carbonio, l'elemento passa attraverso la fusione nucleare per produrre neon, sodio, ossigeno e magnesio.

Quando il neon brucia, si fonde e produce magnesio e ossigeno. L'ossigeno, a sua volta, produce silicio e gli altri elementi che si trovano tra zolfo e magnesio nella tavola periodica. Questi elementi, a loro volta, producono quelli che sono vicini al ferro sulla tavola periodica: cobalto, manganese e rutenio. Il ferro e altri elementi più leggeri vengono quindi prodotti attraverso continue reazioni di fusione da parte degli elementi sopra menzionati. Si verifica anche il decadimento radioattivo degli isotopi instabili. Una volta formato il ferro, la fusione nucleare nel nucleo della stella si ferma.

Le stelle alcune volte più grandi del nostro sole esplodono quando esauriscono l'energia alla fine della loro vita. Le energie rilasciate in questo momento fugace sminuiscono quelle dell'intera vita della stella. Queste esplosioni hanno l'energia per creare elementi più pesanti del ferro, inclusi uranio, piombo e platino.