Warum ist Sauerstoff das dritthäufigste Element?

Ich habe heute den Artikel Sauerstoff endlich im Weltraum entdeckt gelesen, in dem es heißt

Sauerstoff ist nach Wasserstoff und Helium das dritthäufigste Element im Kosmos.

Warum sollte Sauerstoff den dritten Platz einnehmen, wenn er so schwer ist (im Vergleich zu den fünf Elementen, die dafür ignoriert werden)? Es würde mir logisch erscheinen, dass das dritthäufigste Element Lithium oder Beryllium wäre, da Wasserstoff und Helium ineinander prallen.

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Lithium, Beryllium und Bor werden bei der (normalen) stellaren Nukleosynthese nicht produziert – stattdessen verschmelzen drei Heliumatome zu Kohlenstoff (der Triple-Alpha-Prozess – zwei Heliumkerne fallen fast augenblicklich wieder auseinander). Aber die notwendigen Bedingungen entstehen erst spät im Leben eines Sterns, wenn er aufgehört hat, Wasserstoff zu Helium zu verbrennen und stattdessen Helium zu schwereren Elementen verbrennt.

In massereichen Sternen gibt es während der Hauptreihenentwicklung einen katalytischen Zyklus mit Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff, der als CNO-Zyklus bezeichnet wird - der Gleichgewichtszustand ist sehr stickstoffreich (weshalb massereiche Sterne normalerweise überreichlich stickstoffreich und kohlenstoff- und sauerstoffarm sind), aber im In den letzten Stadien der stellaren Lebensdauer verschiebt sich das Gleichgewicht, da durch das Verbrennen von Helium Kohlenstoff entsteht – sichtbar in den Spektren von Wolf-Rayets vom Kohlenstofftyp – während das Hinzufügen eines Heliumkerns zu Kohlenstoff Ihnen Sauerstoff gibt. Stickstoff sinkt dann ab und wird etwas unterreichlich.

Seitenzweige des CNO-Zyklus sind für einige andere Elemente verantwortlich, während das sukzessive Hinzufügen von Heliumkernen zu Sauerstoff Dinge wie Silizium, Magnesium, Kalzium ( Alpha-Prozesselemente ) und Eisen ergibt. Die schweren Elemente erfordern alle einen Neutroneneinfang in roten (Super-)Riesen .

Wie kommt es zu der Fähigkeit des Materials, dem Stern zu entkommen? Wir haben verschiedene Massenverlustprozesse im Spätstadium, Sternwinde, Novas, planetarische Nebelformationen und Supernovas. Wenn ein bestimmtes Element innerhalb eines Sterns erzeugt wird, aber nie das interstellare Medium erreicht, nehme ich an, dass es nicht zählt.
Gute Frage - Massenverlust ist sehr wichtig, obwohl immer noch sehr wenig verstanden. Massereiche Sterne haben starke Sternwinde, und riesige „Eruptionen“ (z. B. als Luminous Blue Variables) können große Mengen an Material ausstoßen, z. B. die stickstoffreichen Auswurfmassen von Eta Carinae. Wolf-Rayet-Winde stoßen ebenfalls verarbeitetes Material aus, ebenso wie Winde in der roten (Super-)Riesenphase, die für viele der schweren S-/R-Prozesselemente verantwortlich sind. Und Supernovae stoßen offensichtlich viel Material aus. So viele Prozesse bereichern das interstellare Medium.
Legt diese Antwort dann nicht nahe, dass Kohlenstoff das dritthäufigste Element sein sollte? Ich weiß, dass es nicht so ist (und teilweise warum), ich kann es einfach nicht auf den Punkt bringen.
Kohlenstoff ist aus genau diesem Grund der vierte - und von den restlichen Top Ten ist Stickstoff der Gleichgewichtszustand des CNO-Zyklus, Eisen ist der Endpunkt der Kernfusion (Elemente, die schwerer als Eisen sind, erfordern eine Nettozufuhr an Energie, um sich zu bilden, anstatt während der Fusion Energie freizusetzen), während Neon, Silizium, Magnesium und Schwefel alles "Alpha-Prozess"-Elemente sind, die gebildet werden, indem weiterhin Heliumkerne zu Sauerstoff hinzugefügt werden. Ich gehe davon aus, dass das Kohlenstoff/Sauerstoff-Verhältnis darauf hindeutet, dass die Nukleosynthese im Durchschnitt etwas über den Triple-Alpha-Prozess hinausgeht, so dass Kohlenstoff aufgebraucht wird.

Um genau zu sein, erwähnt der Artikel molekularen Sauerstoff O 2 und Sie beziehen sich auf einzelnen Sauerstoff oder einfach nur O. Normalerweise wird die Häufigkeit eines Elements oder Moleküls berechnet oder daraus abgeleitet, wie wahrscheinlich es ist, dass es in einer chemischen oder nuklearen Reaktion produziert wird .

Wenn wir nur über Sauerstoff sprechen, dann wird er normalerweise am Ende des Heliumfusionsprozesses in massereichen Sternen synthetisiert, aber in einigen Fällen kann er früher produziert werden, während des Neonbrennprozesses, der im Grunde das Verbrennen von Wasserstoff zu Helium ist während des CNO-Zyklus . Diese Prozesse sind die dritthäufigsten Prozesse, die in Sternen ablaufen, und daher sind ihre Produkte am dritthäufigsten. Mehr dazu können Sie bei Wikipedia unter Sauerstoff und Sauerstoffisotope nachlesen .

Dass Sauerstoff Kohlenstoff schlägt, wird beispielsweise in einem Forbes-Artikel von Ethan Siegel erklärt:

Aber es gibt einen Killerzug, den Sterne haben, der Kohlenstoff zu einem Verlierer in der kosmischen Gleichung macht: Wenn ein Stern massiv genug ist, um die Kohlenstofffusion einzuleiten – eine Voraussetzung für die Erzeugung einer Typ-II-Supernova –, geht der Prozess, der Kohlenstoff in Sauerstoff umwandelt, fast zu Ende Vollständiger Abschluss, wodurch deutlich mehr Sauerstoff als Kohlenstoff entsteht, wenn der Stern bereit ist zu explodieren.

Die Erklärung ist notwendig, weil es mehr Sterne (und mehr Gesamtmasse in Sternen) gibt, die Helium zu Kohlenstoff verbrennen, als Sterne, die massiv genug sind, um Sauerstoff zu bilden.

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