Про ядерний синтез у зірках

Ядерний синтез - це життєва сила зірок і важливий процес у розумінні того, як працює Всесвіт. Процес є тим, що живить наше власне Сонце, а отже, є першоджерелом всієї енергії на Землі. Наприклад, наша їжа заснована на харчуванні рослин або харчуванні речей, які їдять рослини, а рослини використовують сонячне світло для виготовлення їжі. Крім того, практично все в наших тілах зроблено з елементів, які не існували б без ядерного синтезу.

Злиття - це стадія, яка відбувається під час формування зірок. Це починається з гравітаційного колапсу гігантської молекулярної хмари. Ці хмари можуть охоплювати кілька десятків кубічних світлових років простору і містити величезну кількість речовини. Коли гравітація руйнує хмару, вона розпадається на більш дрібні шматочки, кожна з яких зосереджена навколо концентрації речовини. Оскільки ці концентрації збільшуються в масі, відповідна гравітація, а отже, і весь процес прискорюється, а сам колапс створює теплову енергію. Врешті-решт ці шматки конденсуються під теплом і тиском у газоподібні сфери, які називаються протозірками. Якщо протозірка не концентрує достатньо маси, вона ніколи не досягає тиску та тепла, необхідних для ядерного синтезу, і стає коричневим карликом. Енергія, що піднімається від синтезу, що відбувається в центрі, досягає стану рівноваги з вагою речовини зірки, запобігаючи подальшому колапсу навіть у надмасивних зір.

Більшість із того, що складає зірку, - це газ водень, а також частина гелію та суміш мікроелементів. Величезного тиску і тепла в ядрі Сонця достатньо, щоб викликати плавлення водню. Злиття водню зводить два атоми водню разом, в результаті чого створюється один атом гелію, вільні нейтрони і велика кількість енергії. Це процес, який створює всю енергію, що виділяється Сонцем, включаючи все тепло, видиме світло та УФ-промені, які з часом потрапляють на Землю. Водень - не єдиний елемент, який можна сплавити таким чином, але важчі елементи вимагають послідовно більшої кількості тиску та тепла.

Зрештою у зірок починає закінчуватися водень, який забезпечує основне та найбільш ефективне паливо для ядерного синтезу. Коли це трапляється, зростаюча енергія, що підтримувала рівновагу, перешкоджала подальшій конденсації зіркових розпилювачів, викликаючи нову стадію зоряного колапсу. Коли колапс чинить достатній, більший тиск на серцевину, можливий новий виток плавлення, цього разу спалюючи важчий елемент гелію. Зірки з масою менше половини нашого власного Сонця не мають достатньої сили для злиття гелію і стають червоними карликами.

Коли зірка починає плавити гелій в ядрі, енергія збільшується порівняно з енергією водню. Цей більший вихід виштовхує зовнішні шари зірки далі, збільшуючи її розмір. За іронією долі, ці зовнішні шари зараз досить далеко від місця, де відбувається синтез, щоб трохи охолонути, перетворивши їх з жовтого на червоний. Ці зірки стають червоними гігантами. Злиття гелію є відносно нестійким, і коливання температури можуть викликати пульсації. Він створює вуглець та кисень як побічні продукти. Ці пульсації можуть вибухнути зовнішні шари зірки під час вибуху нової. Нова, у свою чергу, може створити планетарну туманність. Залишилося зоряне ядро ​​поступово охолоне і сформує білого карлика. Це, ймовірно, кінець нашого власного Сонця.

Більші зірки мають більшу масу, а це означає, що коли гелій вичерпається, вони можуть отримати нову кола колапсу і створюють тиск, щоб розпочати новий виток синтезу, створюючи ще важчий елементів. Це потенційно може тривати до досягнення заліза. Залізо - це елемент, який розділяє елементи, які можуть виробляти енергію плавлення, від тих, що поглинають енергію плавлення: залізо поглинає трохи енергії у своєму створенні. Зараз синтез витікає, а не створює енергію, хоча процес відбувається нерівномірно (синтез заліза в ядрі не буде відбуватися універсально). Та сама нестабільність термоядерного синтезу в надмасивних зірках може змусити їх викидати свої зовнішні оболонки подібним чином до звичайних зірок, в результаті чого називається надновою.

Важливим фактором у зоряній механіці є те, що вся речовина у Всесвіті, важча за водень, є результатом ядерного синтезу. По-справжньому важкі елементи, такі як золото, свинець або уран, можуть бути створені лише за допомогою вибухів наднової. Тому всі знайомі нам речовини на Землі є сполуками, утвореними з уламків деякої минулої зоряної загибелі.