Wat is koolstofverbranding?
Het koolstofverbrandingsproces is een nucleaire reactie die plaatsvindt in de kern van massieve sterren onder omstandigheden van enorme temperatuur en druk. Koolstofverbranding begint alleen aan het einde van het leven van een ster. Om een ster uiteindelijk voldoende druk in zijn kern op te bouwen om koolstofverbranding te initiëren, moet het bij zijn geboorte minstens vier zonnemassa's bevatten. De koolstofverbranding begint pas nadat grote delen van de waterstof van de ster en helium zijn verbrand.
Het meest voorkomende element in het universum is waterstof. Dus, de meeste sterren beginnen hun leven, voornamelijk uit waterstof. Terwijl de nucleaire fusie ontsteekt in de kern van een jonge ster, begint de waterstof langzaam weg te branden, zijn atoomkernen versmolten in helium door de P-P-keten-in sterren de massa van de zon of minder-of de CNO-cyclus-in meer massieve sterren. Dit is de nucleaire reactie die de warmte en het licht van de zon genereert die we zien als we elke dag buiten stappen.
Afhankelijk van de grootte van de ster, verbrandt het zijn nucleaire brandstof met een andere snelheid. Meer massieve sterren hebben dichtere en hete centra en verbranden hun brandstof sneller. Sommige van de grootste sterren putten het grootste deel van hun waterstofbrandstof binnen slechts een paar miljoen jaar, terwijl de zon gepland is om 4,5 miljard jaar waterstof te blijven combineren, en de lichtste sterren zullen een triljoen jaar waterstof versmelten. Terwijl het helium "as" zich ophoopt, bereikt het uiteindelijk de kritische dichtheid om heliumontsteking te veroorzaken. De bijproducten van het heliumverbranding zijn koolstof en zuurstof.
Naarmate koolstof en zuurstof opbouwt in de kern van de ster over miljoenen jaren heliumbrand, is uiteindelijk een groot percentage van het helium uitgeput en koelt de kern van de ster niet in staat om meer kernkracht te genereren. Deze afkoeling zorgt ervoor dat de kern contracteert, waardoor de dichtheid en druk verder wordt vergroot. In sterren boven ongeveer vier zonnemassa's, tHij noodzakelijke temperatuur en dichtheid wordt bereikt voor het verbranden van koolstof. Dit opwarmt de kern van de ster en het breidt zich uit om een rode supergiant te worden.
Koolstofverbranding is een van de belangrijkste redenen waarom er elementen bestaan die zwaarder zijn dan koolstof in het universum. De belangrijkste reactie bestaat uit verschillende componenten. In één versmelten twee koolstofkernen om een neonatoom en een heliumatoom te vormen. Uiteindelijk breken deze af in natrium en waterstof, dan magnesium en een vrij neutron. Vanwege alle nucleaire processen die gelijktijdig in de kern van de ster gaan, worden grote hoeveelheden neon, zuurstof en magnesium geproduceerd. Het hele koolstofverbrandingsproces duurt slechts ongeveer 1000 jaar.
Als de ster tussen de vier en acht zonnemassa's materiaal heeft, zal hij zijn buitenste laag verdrijven terwijl de koolstof -brandende Peters uitbranden, een planetaire nevels creëren en een witte dwergkern achterlaten. Als het meer dan acht zonnemassa's heeft, zal het uiteindelijk neon brandende initiëren, de volgende fase in de evolutie van massieve stArs.