Was ist explosive Nukleosynthese?
Explosive Nukleosynthese ist die Erzeugung schwerer Elemente, die im Herzen einer Supernova vorkommen. Eine Supernova ist ein enorm energetisches astronomisches Ereignis, bei dem ein übergroßer Stern seinen Kernbrennstoff verbraucht und unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenbricht. Die auftreffende Materie prallt gegen einen superdichten Kern und erzeugt eine Explosion und eine Stoßfront, die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2000 km / s vom Kern wegbewegt. Eine Supernova kann ihre Wirtsgalaxie überstrahlen, und sie wurde von Astronomen seit der Antike beobachtet.
Sterne erhalten ihre Energie durch die Fusion von Atomkernen, hauptsächlich Wasserstoff und Helium. Dies nennt man Wasserstoff- und Heliumverbrennung. In sehr massereichen Sternen erzeugt das Verbrennen dieser Elemente eine "Asche" aus immer schwereren Elementen - Kohlenstoff, Neon, Silizium, Eisen und Nickel -, bis schließlich die Energiemenge, die zum Verschmelzen der Kerne erforderlich ist, die von ihnen freigesetzte Energie übersteigt Kernkettenreaktion erlischt. Was bleibt, ist ein Eisen-Nickel-Kern, der aus ungefähr 1,38 Sonnenmassen besteht, der dann schnell entweder in einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zusammenbricht und eine Supernova vom Rückprall verursacht. Eine andere Art von Supernova, die als Supernova vom Typ Ia bezeichnet wird, kommt in weniger massereichen Sternen vor. Eine Supernova vom Typ Ia tritt auf, wenn ein Kohlenstoff-Sauerstoff-Weißer Zwerg die gleiche Sonnenmassenschwelle von 1,38 überschreitet und seinen gesamten Inhalt in Sekundenschnelle verbrennt.
Bei beiden Arten von Supernova entstehen im Kern Temperaturen in Milliardengraden, und mehrere solare Materialmassen werden mit 3% der Lichtgeschwindigkeit nach außen ausgestoßen. Obwohl das Zusammenschmelzen von Eisen- und Nickelkernen energetisch sehr aufwendig ist, ist eine Supernova mehr als ausreichend, um die notwendigen Reaktionen auszulösen. Jedes Element, das schwerer als Eisen im Periodensystem ist, entsteht entweder bei Supernovaexplosionen oder ist ein Zerfallsprodukt dieser Elemente.
Die Supernova-Nukleosynthese ist nur eine Kategorie der Nukleosynthese. Die typischere Art der Nucleosynthese ist die Sternnucleosynthese, hauptsächlich vom zuvor erwähnten Typ der Wasserstoff- und Heliumverbrennung. Es gibt auch eine Urknall-Nukleosynthese, die in den ersten drei Minuten der Existenz des Universums stattgefunden hat. Während dieses Ereignisses wurden 24% der ursprünglichen Wasserstoffatome im Kosmos zu Heliumkernen verschmolzen. Derzeit besteht das beobachtbare Universum aus etwa 74% Wasserstoff, 24% Helium, 1% Sauerstoff und 1% anderen Elementen.