Mikä on kolmois-alfa-prosessi?

Kolminkertainen alfa-prosessi on keino, jolla tähdet sulattavat heliumytimet hiili- ja happiytimiin, kun ne ovat käyttäneet vetypolttoaineensa loppuun. Kolmois-alfa-prosessin käynnistäminen vaatii yli 100,000,000 100 XNUMX K: n kestäviä lämpötiloja ja riittävän määrän heliumia. Tämä tapahtuu, kun tähti alkaa kerätä huomattavia määriä heliumia ”tuhkaa” ytimeensä vetypoltosta. Heliumilla ei ole minne mennä eikä se tuota omaa energiaansa, joten se kasautuu ytimeen ja supistuu. Supistuminen lisää lämpöä ja painetta valtavasti. XNUMX megaKelvinsissä käynnistyy kolminkertainen alfa-prosessi, joka tunnetaan myös nimellä heliumin polttaminen.

Kolminkertainen alfa-prosessi saa nimensä, koska prosessi on kolmen alfahiukkasen fuusio. Alfahiukkanen on kaksi yhteen liitettyä protonia ja kaksi neutronia, mikä on sama asia kuin heliumydin. Tähtisydämen valtavien paineiden alla kaksi heliumydintä voidaan houkutella yhdistämään berylliumytimeksi, jolloin syntyy gammasäde. Berylliumydin on epävakaa, 2.6 × 10-16 sekunnin kuluessa se romahtaa takaisin heliumytimiksi. Mutta jos berylliumytimiä luodaan jatkuvasti, lopulta yksi sulautuu toisen energisen heliumytimen kanssa ja luo hiiltä, ​​ytimiä, joissa on yhteensä kuusi protonia ja kuusi neutronia.

Kolminkertainen alfa-prosessi esiintyy kaikissa matalan tai keskipitkän massan tähdissä (0.6–10 aurinkomassaa) elämän loppuvaiheessa. Punaisen jättiläisvaiheen jälkeen, jossa perinteinen vety palaa puristetussa kuorissa heliumytimen ympärillä, ydin romahtaa ja alkaa polttaa heliumia ja laukaisee tähden Hertzsprung-Russell-kaavion asymptoottiseen jättiläishaaraan, joka vertaa tähtien kirkkautta spektrityyppiin .

Kolmois-alfa-reaktion nopeus on vahvasti riippuvainen ytimen lämpötilasta-reaktionopeus on 30: n tehon ja tiheyden neliön tulo. Pienissä tähdissä heliumsydän tiivistyy niin, että siitä tulee rappeutuneen aineen muoto, jossa lämpötilan nousu ei vastaa tilavuuden kasvua. Tämä voi johtaa pakenevaan kolmois-alfa-reaktioon, jota kutsutaan helium-salamaksi, jossa 60-80% ytimen heliumista poltetaan muutamassa minuutissa. Suuremmille tähdille helium alkaa sulautua hiilen ytimen ulkopuolella olevaan kuoreen estäen sen pääsemästä rappeutuneen aineen tilaan. Näissä suuremmissa tähdissä hiilen polttaminen alkaa.