トリプルアルファプロセスとは何ですか？

トリプルアルファプロセスは、水素燃料を使い果たしたときに、星がヘリウム核を炭素核と酸素核に融合させる手段です。 トリプルアルファプロセスを開始するには、100,000,000 Kを超える持続温度と十分なヘリウム密度が必要です。 これは、星が水素燃焼によって核にかなりの量のヘリウム「灰」を蓄積し始めるときに起こります。 ヘリウムには行き場がなく、それ自体のエネルギーを生成しないため、ヘリウムはコアに凝集して収縮します。 収縮は熱と圧力を大幅に増加させます。 100メガケルビンで、ヘリウム燃焼とも呼ばれるトリプルアルファプロセスが開始されます。

このプロセスは3つのアルファ粒子の融合であるため、トリプルアルファプロセスの名前が付けられています。 アルファ粒子は、2つの陽子と2つの中性子が結合したもので、ヘリウム原子核と同じものです。 恒星核の巨大な圧力の下で、2つのヘリウム原子核を同軸に結合してベリリウム原子核にし、その過程でガンマ線を放出します。 ベリリウム核は不安定で、2.6×10 ^-16秒以内に崩壊してヘリウム核に戻ります。 しかし、十分なベリリウム原子核が継続的に作成されている場合、最終的に別のエネルギーのヘリウム原子核と合体し、合計6つの陽子と6つの中性子を持つ原子核を作成します。

トリプルアルファプロセスは、寿命の後半にあるすべての低〜中質量の星（0.6〜10個の太陽質量）で発生します。 ヘリウム核の周りの圧縮シェルでの伝統的な水素燃焼を特徴とするレッドジャイアント段階の後、核は崩壊してヘリウムの燃焼を開始し、星を光度とスペクトルタイプを比較するヘルツシュプルングラッセル図の漸近巨星枝に発射します。

トリプルアルファ反応の速度は、コアの温度に強く依存しています。反応速度は、温度の30乗と密度の2乗の積です。 小さな星では、ヘリウムのコアが非常に密になるため、温度の上昇が体積の増加に対応しない縮退物質の形になります。 これにより、ヘリウムフラッシュと呼ばれる暴走トリプルアルファ反応が発生し、コア内のヘリウムの60〜80％が数分で焼却されます。 大きな星の場合、ヘリウムは炭素コアの外側のシェルで融合し始め、縮退物質の状態に到達するのを防ぎます。 これらの大きな星では、最終的に炭素燃焼が始まります。