เหล็กหลอมติดดาวก่อนที่จะไปซุปเปอร์โนวา


15

ฉันเข้าใจว่าเหล็กและองค์ประกอบที่หนักกว่าทั้งหมดใช้พลังงานในการผลิตมากกว่าที่พวกเขาทำและนั่นคือสิ่งที่นำไปสู่ซูเปอร์โนวาในที่สุด ฉันยังเข้าใจว่ามีการสร้างองค์ประกอบที่หนักกว่าจำนวนมากระหว่างซูเปอร์โนวานั้น อย่างไรก็ตามสิ่งที่ฉันสงสัยคือก่อนที่ดาวจะไปสู่ซูเปอร์โนวาฟิวส์เหล็กกับองค์ประกอบอื่น ๆ หรือไม่? ใช่จะมีการสูญเสียพลังงานสุทธิ แต่ถ้ามีเหล็กเพียงจำนวนเล็กน้อยในดาวมันอาจจะสามารถจัดการกับมันได้

คำตอบ:


8

ใช่ แต่มันช้า (ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญดังนั้นอย่าลังเลที่จะแก้ไขหากฉันพลาดบางสิ่งที่สำคัญ) แต่เมื่อดาวฤกษ์เข้าสู่ระยะต่อมาผ่านฉากฮีเลียมขึ้นไปถึงเหล็กฟิวชั่นส่วนใหญ่เกิดขึ้นโดยการหลอมฮีเลียมให้หนักขึ้น องค์ประกอบโดยการเพิ่มจำนวนอะตอมมิกด้วย 2 นั่นไม่ใช่วิธีเดียว แต่ก็เป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุด

เหล็กยังสามารถฟิวส์เข้านิกเกิลในลักษณะนี้ภายในดาวและมันจะอยู่ในปริมาณที่น้อย แต่ส่วนใหญ่เกินกว่าเหล็กและแน่นอนเกินนิกเกิลธาตุที่หนักกว่าจะถูกสร้างขึ้นผ่านS-กระบวนการ (ย่อมาจากกระบวนการจับนิวตรอนช้า) สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อนิวตรอนอิสระจับกับนิวเคลียสของอะตอมและเมื่อเวลาผ่านไปการเพิ่มของนิวตรอนสามารถนำไปสู่การสลายตัวของเบต้าซึ่งอิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาและโปรตอนยังคงอยู่ - เพิ่มจำนวนอะตอม

แต่ถ้ามีดาวเหล็กเพียงจำนวนเล็กน้อยก็น่าจะสามารถจัดการกับมันได้

นี่เป็นเรื่องจริงอย่างไม่ต้องสงสัย ดาวที่ไปซุปเปอร์โนวานั้นมีขนาดใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อและเหล็กก็ไม่จมลงสู่แกนกลางทันที มันใช้เวลาพอสมควร สำหรับดาวที่จะไป kablooie (ซูเปอร์โนวา) มันต้องการแกนเหล็กที่มีความบริสุทธิ์เพียงพอซึ่งไม่ได้มีการขยายตัวจากฟิวชั่นใกล้เคียงอีกต่อไปและขนาดที่พอจะทำให้มันยุบลงอย่างรวดเร็วในลักษณะที่ทำให้ดาวรอบ ๆ มันเกือบจะทันที ฉันไม่ชัดเจนเกี่ยวกับกระบวนการที่แน่นอน แต่มันต้องใช้วิธีมากกว่าเหล็กเล็ก ๆ น้อย ๆ ตามการคาดเดาของคนธรรมดามันอาจต้องใช้ลูกเหล็กขนาดเท่าดาวพฤหัส อาจจะยุติธรรมมากกว่านี้


13

n/พี>1β+สลายตัวผ่าน Cobalt-56 ถึง Iron-56 อย่างไรก็ตามแกนกลางของซูเปอร์โนวาก่อนที่มันจะระเบิดนั้นน่าจะมีส่วนผสมของไอโซโทปที่มีธาตุเหล็กสูง

ก่อนที่สิ่งเหล่านี้จะเกิดขึ้นก็เป็นไปได้ที่เหล็กและนิเกิลจะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์หากมีนิวตรอนอิสระที่เหมาะสม องค์ประกอบเกินธาตุเหล็กในจักรวาลของเราถูกสร้างขึ้นโดยส่วนใหญ่นิวตรอนจับภาพทั้งในกระบวนการ RหรือS-กระบวนการ

คิดว่ากระบวนการ r เกิดขึ้นหลังจากซูเปอร์โนวาแกนกลางยุบตัว (หรือซูเปอร์โนวาประเภท Ia) ได้เริ่มต้นแล้ว ฟลักซ์นิวตรอนถูกสร้างขึ้นโดยนิวตรอนของโปรตอนโดยก๊าซอิเล็กตรอนหนาแน่นและเสื่อมสภาพในแกนกลางที่ยุบตัว

βแต่อัตราผลตอบแทนและอัตราการเกิดปฏิกิริยามีน้อยมากจนไม่มีผลกระทบต่อพลังโดยรวมของดาว องค์ประกอบ s-process ที่เพิ่งเสร็จสิ้นใหม่ถูกทำลายลงในสื่อระหว่างดวงดาวได้อย่างง่ายดายหลังจากนั้นไม่นานเมื่อซุปเปอร์โนวาระเบิด


สวัสดี Rob ขอบคุณที่ตอบคำถามของฉันด้วย! ด้านหนึ่งของคำตอบที่ฉันคิดว่าน่าสนใจจริงๆคือเหล็กที่จำเป็นสำหรับกระบวนการ s ต้องมาจากนอกแกนกลางของดาว ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น? มีไอโซโทปบางอย่างเท่านั้นที่อยู่ในดาวฤกษ์หรือไม่?
คาเฟอีน

2
@ คาเฟอีนฉันคิดว่าปัญหาคือเหล็กที่ผลิตในแกนคือ (a) อายุสั้นมากและ (b) แยกจากแหล่งนิวตรอนนีออน -22 ดังนั้นจึงไม่เคยได้รับโอกาสที่จะมีส่วนร่วมในกระบวนการ s ช้าเพียงกระบวนการ r อย่างรวดเร็วเมื่อแกนหลักยุบตัวลงใน timescales วินาที
Rob Jeffries
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.