Κύκλος CNΟ: ένας μηχανισμός πυρηνικής σύντηξης στα άστρα

Ο μηχανισμός με τον οποίο παράγεται το ήλιο (⁴He) από το υδρογόνο (p ή ¹H) στο εσωτερικό των άστρων, εξαρτάται από τη μάζα του άστρου. Άστρα που έχουν μάζα ίση ή μικρότερη από τη μάζα του Ήλιου μας, μετατρέπουν το υδρογόνο σε ήλιο κυρίως μέσω του «κύκλου πρωτονίου-πρωτονίου»

Για τον κύκλο πρωτονίου – πρωτονίου διαβάστε ΕΔΩ

Σε άστρα με μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο, ο κύριος μηχανισμός σύντηξης του υδρογόνου σε ήλιο είναι ο «κύκλος CNO». Σ’ αυτή τη διαδικασία οι πυρήνες του άνθρακα δρουν καταλυτικά.

Για να ξεκινήσει ο κύκλος απαιτείται κάποια ποσότητα άνθρακα. Ο ¹²C αντιδρά αρχικά με υδρογόνο (πρωτόνιο) και αφού πραγματοποιηθεί μια σειρά από ενδιάμεσες αντιδράσεις – όπου σχηματίζονται ως ενδιάμεσα προϊόντα ισότοπα C, N και Ο – στο τέλος προκύπτει ένας πυρήνας ⁴He και «επιστρέφεται» πίσω ο «αρχικός» πυρήνας ¹²C.

Διαβάστε επίσης: Πως δημιουργείται το στοιχείο του άνθρακα στο Σύμπαν

Ο κύκλος CNO εγείρει ένα φανερό παράδοξο: αν τα στοιχεία άνθρακας, άζωτο και οξυγόνο παράγονται στα αστέρια, πως μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες στη σύντηξη του υδρογόνου προς ήλιο;
Η λύση του παραδόξου βρίσκεται στο γεγονός ότι άστρα σχηματίζονται από τα υπολείμματα προηγούμενων γενιών αστεριών. Τα πρώτα άστρα που σχηματίστηκαν μετά την Μεγάλη Έκρηξη πράγματι περιείχαν μόνο υδρογόνο και ήλιο, τα οποία μετέτρεψαν σε βαρύτερα στοιχεία. Αυτά τα βαρύτερα στοιχεία ελευθερώθηκαν στον μεσοαστρικό χώρο όταν τα άστρα εξερράγησαν ως σουπερνόβα. Ο μεσοοαστρικός χώρος προοδευτικά απέκτησε κάποιες ποσότητες από άνθρακα, άζωτο και οξυγόνο και η επόμενη γενιά άστρων σχηματίστηκε και με μια μικρή ποσότητα από αυτά τα στοιχεία, αρκετή όμως για να δράσουν ως καταλύτες.

Κάντε κλικ πάνω στην εικόνα ή ΕΔΩ για να δείτε ένα animation με τις διαδοχικές πυρηνικές αντιδράσεις του κύκλου CNO