Ich verstehe, dass Eisen und alle schwereren Elemente mehr Energie verbrauchen, um sie zu produzieren, als sie erzeugen, und das ist es, was schließlich zu einer Supernova führt. Ich verstehe auch, dass viele der schwereren Elemente während dieser Supernova produziert werden. Was ich mich jedoch frage, ist, bevor der Stern zur Supernova wird, verschmilzt eines der Eisen mit anderen Elementen? Ja, es würde einen Nettoenergieverlust geben, aber wenn der Stern nur eine kleine Menge Eisen enthält, wäre er wahrscheinlich in der Lage, damit umzugehen.
Der "Eisenkern" in einer Supernova ist eigentlich das Endprodukt eines nuklearen statistischen Gleichgewichts, das beginnt, wenn der Siliziumkern beginnt, mit Alphateilchen (Heliumkernen) zu verschmelzen. Exotherme Reaktionen sind bis hin zu Nickel-62 möglich (das ist eigentlich der Kern mit der höchsten Bindungsenergie pro Nukleon). Tatsächlich erzeugen aufeinanderfolgende, schnelle Alpha-Einfänge Kerne mit der gleichen Anzahl von Protonen und Neutronen, aber gleichzeitig arbeiten die konkurrierenden Prozesse der Photozersetzung und des radioaktiven Zerfalls in die andere Richtung. Es wird angenommen, dass der Prozess hauptsächlich bei Nickel-56 stoppt, da schwerere Kerne stabiler sind , erfährt dann ein paar zerfällt über Kobalt-56 zu Eisen-56. Der Kern einer Supernova, kurz bevor sie explodiert, enthält jedoch wahrscheinlich ein bisschen eine Mischung aus Eisenpeak-Isotopen.
Bevor all dies geschieht, können Eisen und Nickel Kernreaktionen eingehen, wenn eine geeignete Quelle freier Neutronen vorhanden ist. Die Elemente jenseits von Eisen in unserem Universum werden überwiegend durch Neutroneneinfang entweder im r-Prozess oder im s-Prozess erzeugt .
Es wird angenommen, dass der r-Prozess auftritt, nachdem eine Kernkollaps-Supernova (oder eine Typ-Ia-Supernova) initiiert wurde. Der Neutronenfluss entsteht durch die Neutronisierung von Protonen durch ein dichtes, entartetes Elektronengas im kollabierenden Kern.
Der S-Prozess kann jedoch außerhalb des Kerns eines massereichen Sterns stattfinden, bevor er explodiert. Es ist ein sekundärer Prozess, weil Eisenkerne bereits vorhanden sein müssen - das heißt, das Eisen, das für die Keime verwendet wird, wird nicht im Inneren des Sterns produziert, es war bereits in dem Gas vorhanden, aus dem sich der Stern gebildet hat. Der s-Prozess in massereichen Sternen verwendet freie Neutronen, die während der Neonverbrennung erzeugt werden (also in fortgeschrittenen Kernverbrennungsstadien jenseits der Helium-, Kohlenstoff- und Sauerstoffverbrennung) und führt zur Addition von Neutronen an Eisenkerne. Dadurch bauen sich schwere Isotope auf, die entweder stabil sein oder sich unterziehen können Zerfall und/oder weitere Neutroneneinfänge zum Aufbau einer Kette von "s-Prozeß-Elementen" (z. B. Sr, Y, Ba) bis hin zum Blei. Der Gesamtprozess ist endotherm , aber die Ausbeuten und Reaktionsgeschwindigkeiten sind so gering, dass er keinen großen Einfluss auf die Gesamtenergie des Sterns hat. Die neu geprägten S-Prozess-Elemente werden kurz darauf, wenn die Supernova explodiert, leicht in das interstellare Medium geschossen.
Ja, aber es ist langsam. (Ich bin kein Experte, also korrigiere gerne, wenn ich etwas Wichtiges übersehe), aber sobald der Stern in den späteren Stadien ist, jenseits der Heliumphase, bis hin zu Eisen, findet die Fusion meistens statt, indem ein Helium auf ein schwereres fusioniert wird Element, wobei jede Ordnungszahl um 2 erhöht wird. Das ist nicht die einzige Methode, aber die gebräuchlichste.
Eisen kann auf diese Weise auch innerhalb eines Sterns zu Nickel verschmelzen, und das tut es in kleinen Mengen, aber meistens werden jenseits von Eisen und sicherlich jenseits von Nickel durch den S-Prozess schwerere Elemente erzeugt . (kurz für Slow Neutron Capture Process). Dies geschieht, wenn sich ein freies Neutron an den Atomkern bindet und die Hinzufügung von Neutronen im Laufe der Zeit zum Beta-Zerfall führen kann, bei dem ein Elektron ausgestoßen wird und ein Proton zurückbleibt - was die Ordnungszahl erhöht.
aber wenn der Stern nur eine kleine Menge Eisen enthält, wäre er wahrscheinlich in der Lage, damit umzugehen.
Dies ist zweifellos wahr. Die Sterne, die zur Supernova werden, sind unglaublich groß und das Eisen sinkt nicht sofort bis zum Kern. Es braucht etwas Zeit. Damit ein Stern kablooie (Supernova) werden kann, braucht er einen Eisenkern von ausreichender Reinheit, wo er nicht mehr durch nahe gelegene Fusionen expandiert, und von ausreichender Größe, um einen schnellen Kollaps auf eine Weise zu erleiden, die den Stern um ihn herum fast augenblicklich beeinflusst. Ich bin mir über den genauen Prozess nicht im Klaren, aber es erfordert viel mehr als nur ein wenig Eisen. Wie ein Laie vermutet, könnte es eine Eisenkugel in Jupitergröße erfordern. Vielleicht etwas mehr als das.
Koffein
ProfRob