Hvad er Triple-Alpha-processen?

Triple-alpha-processen er det middel, hvor stjerner smelter heliumkerner i kulstof- og iltkerner, når de har udtømt deres brintbrændstof. At starte triple-alpha-processen kræver vedvarende temperaturer på over 100.000.000 K og en tilstrækkelig massefylde af helium. Dette sker, når en stjerne begynder at opbygge betydelige mængder helium "aske" i sin kerne fra brintforbrænding. Helium har ingen steder at gå og producerer ikke sin egen energi, så den samles i kernen og sammentrækker. Sammentrækningen øger varmen og trykket enormt. Ved 100 mega Kelvins starter triple-alpha-processen, også kendt som helium-brænding.

Triple-alpha-processen får sit navn, fordi processen er fusionen af ​​tre alfa-partikler. En alfapartikel er to protoner og to neutroner bundet sammen, hvilket er det samme som en heliumkerne. Under de kolossale tryk ved den stjernekerne kan to heliumkerner kobles til at kombinere i en berylliumkerne, hvilket frigiver en gammastråle i processen. Berylliumkernen er ustabil, inden for 2,6 × 10 ^-16 sekunder kollapser den tilbage i heliumkerner. Men hvis der konstant skabes tilstrækkelig berylliumkerner, vil de i sidste ende fusionere med en anden energisk heliumkerner og skabe kulstof, en kerner med i alt seks protoner og seks neutroner.

Triple-alfa-processen forekommer i alle stjerner med lav til mellemliggende masse (0,6-10 solmasser) sent i deres liv. Efter Red Giant-scenen, der har traditionel brintforbrænding i en komprimeret skal omkring en heliumkerne, kollapser kernen og begynder at brænde helium, hvor stjernen startes i den asymptotiske gigantgren i Hertzsprung-Russell-diagrammet, der sammenligner stjernelysheden med spektraltypen .

Hastigheden af ​​triple-alpha-reaktionen er stærkt afhængig af temperaturen i kernen - reaktionshastigheden er produktet fra temperaturen til den 30. effekt og den kvadratiske tæthed. I små stjerner bliver heliumkernen så tæt, at den bliver en form for degenereret stof, hvor stigninger i temperatur ikke svarer til stigninger i volumen. Dette kan føre til en løbsk triple-alpha-reaktion kaldet en helium-flash, hvor 60-80% af heliumet i kernen forbrændes på få minutter. For større stjerner begynder helium at smelte sammen på en skal uden for en kulstofkerne, hvilket forhindrer, at den når den degenererede stoftilstand. I disse større stjerner indledes til sidst kulstofforbrænding.