Warum fangen Überriesen nicht zumindest an, Nickel zu noch schwereren Elementen zu verschmelzen, bevor sie zur Supernova werden?

Der letzte primäre Fusionsprozess, der in extrem massereichen Sternen stattfindet, ist die Siliziumverbrennung , bei der das durch die Sauerstoffverbrennung erzeugte ²⁸ Si exotherm mit Alphateilchen nach Alphateilchen nach Alphateilchen bis zu ⁵⁶ Ni : ¹ verschmolzen wird

(1) ²⁸ Si + ⁴ He → ³² S

(2) ³² S + ⁴ He → ³⁶ Ar

(3) ³⁶ Ar + ⁴ He → ⁴⁰ Ca

(4) ⁴⁰ Ca + ⁴ He → ⁴⁴ Ti

(5) ⁴⁴ Ti + ⁴ He → ⁴⁸ Cr

(6) ⁴⁸ Cr + ⁴ He → ⁵² Fe

(7) ⁵² Fe + ⁴ He → ⁵⁶ Ni

Und dort hört der Prozess auf, anstatt fortzufahren mit:

(8) ⁵⁶ Ni + ⁴ He → ⁶⁰ Zn

(9) ⁶⁰ Zn + ⁴ He → ⁶⁴ Ge

...

Anstatt weiter zu verschmelzen, sammelt sich das ⁵⁶ Ni in einem inerten Kern im Zentrum des Sterns an. Sobald die wachsende Nickelkugel 1,4 Sonnenmassen erreicht , kollabiert sie plötzlich und katastrophal mit etwa einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit, wodurch der gesamte Rest des Sterns in sich zusammenfällt ; Der Nickelkern wird zu einem Neutronenstern komprimiert ² , während ein Großteil des Rests des Sterns explosionsartig zu ⁵⁶ Ni ³ und anderen, leichteren Reaktionsprodukten (letztere hauptsächlich aus den äußeren Schichten des Sterns) verschmolzen und in den interstellaren Raum geschleudert werden. ⁴

Die übliche Erklärung dafür, warum die Fusion mit den Reaktionen 8 und 9 usw. nicht weitergeht, ist, dass es nicht möglich ist, weitere Energie durch weitere Fusion freizusetzen; Weiter zu gehen wäre endotherm und würde Energie verbrauchen .

Aber!

1. Der Kern eines Überriesen (oder noch besser eines Hyperriesen ) ist das extremste Inferno, das jemals im Universum für mehr als ein paar Sekunden am Stück existiert hat, mit Temperaturen weit im Gigakelvinbereich, und Inferno ist das Paradies der endothermen Reaktion; es spielt keine Rolle, ob Sie viel Energie verbrauchen, wenn davon ein riesiger Überschuss herumliegt, und der Gleichgewichtspunkt für eine endotherme Reaktion verschiebt sich immer mehr zu den Reaktionsprodukten, je heißer Sie werden (Danke, le Chatelier ! ).

2. Zumindest Reaktion 8 (die Fusion von ⁵⁶ Ni und ⁴ He zu ^{60 Zn)} ist tatsächlich exotherm! Der energieaufwändige Schritt kommt früher – im Wesentlichen ist die einzige signifikante Quelle von ⁴ He im Kern eines massereichen, hochentwickelten Sterns die Photozersetzung schwerer Kerne, ein stark endothermer Prozess. Aber a) siehe Punkt 1, b) wenn eine heftige Kollision mit einem anderen Stern oder einem sehr großen Planeten mischt ⁴Wenn er von den äußeren Schichten des Sterns (und übrigens von dem kollidierenden Stern/Planeten) in den Kern des Sterns gelangt, wird ein großer Vorrat an Helium im Wesentlichen kostenlos verfügbar, und diese Einschränkung wird aufgehoben; es sollte dann nichts mehr im Wege stehen, dass dieses Helium mit ⁵⁶ Ni über die Reaktion 8 ⁹ fusioniert und noch mehr Energie freisetzt, und c) in einem Sternkern werden diese heißen, schweren Kerne sowieso photozerfallen , und es ist nicht so Alphas, die dadurch erzeugt werden, können sich bewusst dafür entscheiden, nur an Reaktionen teilzunehmen, die genug Energie freisetzen, um die durch Photozerfall verbrauchte Energie auszugleichen!

Warum sehen wir also nicht zumindest eine gewisse Produktion von Alpha-Prozess-Nukliden jenseits von ⁵⁶ Ni ¹⁰ in den Kernen extrem massereicher, extrem entwickelter Sterne (und in einem viel größeren Ausmaß in denen von Sternen, die von stark missbraucht wurden heftige Kollisionen)?

Kein Duplikat dieser Frage ; dass man fragt , ob es das tut, während dieser fragt, warum es nicht mehr als ein winziges Maß tut.

¹ : Gammastrahlen der Kürze halber weggelassen.

^{2 : Es sei denn, der Stern ist massereich genug, dass sein endgültiger Kollaps den Kern} noch weiter zerquetscht und der Stern ohne ein Wimmern aus der Existenz blinzelt.

³ : Ein Teil dieses Nickels wird in noch schwerere Elemente umgewandelt , indem ein Teil des enormen Neutronenflusses eingefangen wird, der tief im kollabierenden Stern erzeugt wird , aber dies ist ein Rückgang des Kleingelds des Sterns im Vergleich zu der Menge, die (anfänglich) ⁴ Nickel bleibt.

⁴ : Da ⁵⁶ Ni instabil ist, zerfällt es schnell und treibt das Nachglühen der Supernova an:

(10) ⁵⁶ Ni → ⁵⁶ Co + e ⁺ + v

(11) ⁵⁶ Co → ⁵⁶ Fe ⁵ + e ⁺ + v

⁵ : Da ⁵⁶ Fe stabil ist, ist Reaktion 11 der Grund, warum das Universum so verdammt viel Eisen hat. ⁶

⁶ : Nun, so verdammt viel im Vergleich zu dem, was man von der kosmischen Fülle der anderen (relativ) schweren Elemente erwarten würde; Das Universum als Ganzes besteht immer noch überwiegend aus Wasserstoff (und ein wenig Helium). ⁷

^{7 : Nun, die} normale Materie des Universums besteht überwiegend aus Wasserstoff (und ein wenig Helium); die überwiegende Mehrheit der Materie des Universums ist eigentlich dunkle Materie (glauben wir). ⁸

⁸ : Was selbst nur einen kleinen Bruchteil der Masse des Universums ausmacht und von der dunklen Energie des Universums überschattet wird , aber ich schweife ab.

⁹ : Und dann weiter über Reaktion 9 und darüber hinaus, aber ich weiß nicht, ob diese Reaktionen (für sich genommen, ohne Photozerfallsstrafe) exotherm sind oder nicht.

¹⁰ : Jede solche Produktion müsste durch ihre Zerfallsprodukte nachgewiesen werden, da ⁶⁰ Zn und darüber viel instabiler und kurzlebiger sind als sogar ⁵⁶ Ni.