science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe worden elementen gevormd in sterren?

Een typische ster begint als een dunne wolk van waterstofgas die zich onder de zwaartekracht verzamelt in een enorme, dichte bol. Wanneer de nieuwe ster een bepaalde grootte bereikt, ontsteekt een proces dat kernfusie wordt genoemd en genereert de enorme energie van de ster. Het fusieproces brengt waterstofatomen samen en zet ze om in zwaardere elementen zoals helium, koolstof en zuurstof. Wanneer de ster na miljoenen of miljarden jaren sterft, kunnen er zwaardere elementen zoals goud vrijkomen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Nucleaire fusie, het proces dat voedt elke ster, creëert veel van de elementen die deel uitmaken van ons universum.
Nucleaire fusie: The Big Squeeze

Nucleaire fusie is het proces waarbij atoomkernen onder enorme hitte en druk worden samengedrukt om zwaardere te creëren kernen. Omdat deze kernen allemaal een positieve elektrische lading dragen, en zoals ladingen elkaar afstoten, kan fusie alleen plaatsvinden wanneer deze enorme krachten aanwezig zijn. De temperatuur in de kern van de zon is bijvoorbeeld ongeveer 15 miljoen graden Celsius (27 miljoen graden Fahrenheit) en heeft een druk die 250 miljard keer groter is dan de atmosfeer van de aarde. Het proces geeft enorme hoeveelheden energie af - tien keer die van kernsplijting en tien miljoen keer zoveel als chemische reacties.
Evolutie van een ster

Op een gegeven moment is een ster opgebruikt alle waterstof in zijn kern, alles is omgezet in helium. In dit stadium zullen de buitenste lagen van de ster uitzetten en een zogenaamde rode reus vormen. Waterstoffusie wordt nu geconcentreerd op de schaallaag rond de kern en later zal heliumfusie optreden wanneer de ster opnieuw begint te krimpen en heter wordt. Koolstof is het resultaat van kernfusie tussen drie heliumatomen. Wanneer een vierde heliumatoom zich bij het mengsel voegt, produceert de reactie zuurstof.
Elementproductie

Alleen de grotere sterren kunnen zwaardere elementen produceren. Dit komt omdat deze sterren hun temperaturen hoger kunnen opvoeren dan de kleinere sterren zoals onze zon dat kan. Nadat waterstof in deze sterren is opgebruikt, gaan ze door een reeks nucleaire verbranding, afhankelijk van het soort elementen dat wordt geproduceerd, bijvoorbeeld neonverbranding, koolstofverbranding, zuurstofverbranding of siliciumverbranding. Bij koolstofverbranding gaat het element door kernfusie om neon, natrium, zuurstof en magnesium te produceren.

Wanneer neon brandt, smelt het en produceert magnesium en zuurstof. Zuurstof levert op zijn beurt silicium en de andere elementen die tussen zwavel en magnesium in het periodiek systeem worden aangetroffen. Deze elementen produceren op hun beurt de elementen die in de buurt van het periodiek systeem bijna ijzer zijn - kobalt, mangaan en ruthenium. IJzer en andere lichtere elementen worden vervolgens geproduceerd door continue fusiereacties door de bovengenoemde elementen. Radioactief verval van onstabiele isotopen treedt ook op. Zodra ijzer is gevormd, stopt de kernfusie in de kern van de ster.
Uitgaan met een knal

Sterren een paar keer groter dan onze zon ontploffen wanneer ze aan het einde van hun energie opraken levens. De energieën die vrijkomen in dit vluchtige moment, verkleinen die van het hele leven van de ster. Deze explosies hebben de energie om elementen te maken die zwaarder zijn dan ijzer, waaronder uranium, lood en platina.