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»

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.


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 μεσο-αστρικό χώρο όταν τα άστρα εξερράγησαν ως σουπερνόβα. 
Ο μεσο-αστρικός 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 μια κινούμενη εικόνα με τις διαδοχικές πυρηνικές αντιδράσεις του κύκλου CNO

Πηγή: physicsgg