Par kodolsintēzi zvaigznēs

Kodolsintēze ir zvaigžņu dzīvības spēks un svarīgs process, lai saprastu, kā darbojas Visums. Šis process ir tas, kas darbina mūsu pašu Sauli, un tāpēc tas ir visas Zemes enerģijas avots. Piemēram, mūsu pārtikas pamatā ir augu ēšana vai tādu lietu ēšana, kuras ēd augus, un augi izmanto saules gaismu pārtikas pagatavošanai. Turklāt praktiski viss mūsu ķermenī ir veidots no elementiem, kas nepastāvētu bez kodolsintēzes.

Kodolsintēze ir posms, kas notiek zvaigžņu veidošanās laikā. Tas sākas milzu molekulārā mākoņa gravitācijas sabrukumā. Šie mākoņi var aptvert vairākus desmitus kosmosa kubikmetru gaismas gadus un saturēt milzīgu daudzumu vielas. Gravitācijai sabrūkot mākonim, tas sadalās mazākos gabalos, katrs no tiem koncentrējas ap vielas koncentrāciju. Palielinoties šīm koncentrācijām masā, attiecīgā gravitācija un līdz ar to viss process paātrinās, pašam sabrukumam radot siltumenerģiju. Galu galā šie gabali karstumā un spiedienā kondensējas gāzveida sfērās, ko sauc par protostariem. Ja protostar nav pietiekami koncentrēta masa, tas nekad nesasniedz kodolsintēzes vajadzībām nepieciešamo spiedienu un siltumu un kļūst par brūnu punduri. Enerģija, kas rodas no centrā notiekošās kodolsintēzes, sasniedz līdzsvara stāvokli ar zvaigznes vielas svaru, novēršot turpmāku sabrukšanu pat supermasīvās zvaigznēs.

Lielākā daļa no tā, kas veido zvaigzni, ir ūdeņraža gāze kopā ar kādu hēliju un mikroelementu maisījumu. Milzīgais spiediens un siltums Saules kodolā ir pietiekams, lai izraisītu ūdeņraža saplūšanu. Ūdeņraža kodolsintēze kopā saspiež divus ūdeņraža atomus, kā rezultātā tiek izveidots viens hēlija atoms, brīvi neitroni un ļoti daudz enerģijas. Šis ir process, kas rada visu Saules izdalīto enerģiju, ieskaitot visu siltumu, redzamo gaismu un UV starus, kas galu galā sasniedz Zemi. Ūdeņradis nav vienīgais elements, ko var šādā veidā kausēt, bet smagākiem elementiem ir vajadzīgs secīgi lielāks spiediena un siltuma daudzums.

Galu galā zvaigznēm sāk pietrūkt ūdeņraža, kas nodrošina pamata un efektīvāko kodolsintēzes degvielu. Kad tas notiek, pieaugošā enerģija, kas uzturēja līdzsvaru, novērsa turpmāku zvaigznes kondensāciju, kas izraisīja jaunu zvaigžņu sabrukuma posmu. Kad sabrukums rada pietiekamu, lielāku spiedienu uz serdi, ir iespējama jauna saplūšanas kārta, šoreiz sadedzinot smagāko hēlija elementu. Zvaigznēm, kuru masa ir mazāka par pusi mūsu pašu Saules, trūkst nepieciešamības, lai sakausētu hēliju, un tās kļūst par sarkanajiem punduriem.

Kad zvaigzne sāk sapludināt hēliju kodolā, enerģijas jauda palielinās, salīdzinot ar ūdeņraža enerģiju. Šī lielākā izeja izstumj zvaigznes ārējos slāņus tālāk, palielinot tās izmēru. Ironiski, ka šie ārējie slāņi tagad ir pietiekami tālu no vietas, kur notiek kodolsintēze, lai mazliet atdzistos, pārvēršot tos no dzeltenas līdz sarkanai. Šīs zvaigznes kļūst par sarkanajiem milžiem. Hēlija saplūšana ir salīdzinoši nestabila, un temperatūras svārstības var izraisīt pulsāciju. Tas rada oglekli un skābekli kā blakusproduktus. Šīs pulsācijas var izpūst zvaigznes ārējos slāņus nova sprādziena laikā. Nova savukārt var radīt planētas miglāju. Atlikušais zvaigžņu kodols pamazām atdzisīs un izveidos baltu punduri. Tas ir iespējams mūsu pašu Saules beigas.

Lielākām zvaigznēm ir lielāka masa, kas nozīmē, ka, kad hēlijs ir izsmelts, tām var būt jauna sabrukuma kārta un rada spiedienu sākt jaunu kodolsintēzes kārtu, radot vēl smagāku elementi. Tas, iespējams, var turpināties, līdz tiek sasniegts dzelzs daudzums. Dzelzs ir elements, kas sadala elementus, kas var radīt enerģiju saplūšanas procesā, no tiem, kas absorbē enerģiju kodolsintēzes procesā: dzelzs to radot absorbē nedaudz enerģijas. Tagad kodolsintēze iztukšo, nevis rada enerģiju, lai gan process ir nevienmērīgs (dzelzs kodolsintēze visā pasaulē nenotiks). Tāda pati saplūšanas nestabilitāte supermasīvajās zvaigznēs var izraisīt to ārējo apvalku izgrūšanu līdzīgi kā parastajām zvaigznēm, kā rezultātā rezultātu sauc par supernovu.

Zvaigžņu mehānikā svarīgs apsvērums ir tas, ka visa Visumā matērija, kas ir smagāka par ūdeņradi, ir kodolsintēzes rezultāts. Patiesi smagus elementus, piemēram, zeltu, svinu vai urānu, var radīt tikai ar supernovas sprādzieniem. Tāpēc visas vielas, kas mums ir pazīstamas uz Zemes, ir savienojumi, kas veidoti no kāda iepriekšējās zvaigžņu bojāejas gruvešiem.