Hva er Triple-Alpha-prosessen?

Trippel-alfa-prosessen er det middel som stjerner smelter heliumkjerner til karbon- og oksygenkjerner når de har brukt opp sitt brensel. Å starte trippel-alfa-prosessen krever vedvarende temperaturer på over 100.000.000 K og en tilstrekkelig tetthet av helium. Dette skjer når en stjerne begynner å bygge opp betydelige mengder helium "aske" i kjernen fra hydrogenforbrenning. Heliumet har ingen steder å gå og produserer ikke sin egen energi, så den samles i kjernen og trekker seg sammen. Sammentrekningen øker varmen og trykket enormt. På 100 mega Kelvin starter trippel-alfa-prosessen, også kjent som heliumforbrenning.

Trippel-alfa-prosessen får sitt navn fordi prosessen er sammensmeltingen av tre alfapartikler. En alfapartikkel er to protoner og to nøytroner bundet sammen, noe som er det samme som en heliumkjernen. Under de kolossale trykk i den stjernekjernen kan to heliumkjerner kobles til å kombinere i en berylliumkjernen, og frigjøre en gammastråle i prosessen. Berylliumkjernen er ustabil, innen 2,6 × 10 ^-16 sekunder kollapser den tilbake i heliumkjerner. Men hvis det kontinuerlig skapes nok berylliumkjerner, vil en til slutt fusjonere med andre energiske heliumkjerner og skape karbon, en kjerner med til sammen seks protoner og seks nøytroner.

Trippel-alfa-prosessen forekommer i alle stjerner til lav til mellomliggende masser (0,6-10 solmasser) sent i livet. Etter Red Giant-scenen, som har tradisjonell hydrogenforbrenning i et komprimert skall rundt en heliumkjerne, kollapser kjernen og begynner å brenne helium, og lanserer stjernen i den asymptotiske gigantgrenen av Hertzsprung-Russell-diagrammet, som sammenligner stjerneluminositet med spektraltypen .

Hastigheten til trippel-alfa-reaksjonen er sterkt avhengig av temperaturen i kjernen - reaksjonshastigheten er produktet av temperaturen til den 30. effekt og tettheten i kvadratet. I små stjerner blir heliumkjernen så tett at den blir en form for degenerert materie, der økning i temperatur ikke tilsvarer økning i volum. Dette kan føre til en løpende trippel-alfa-reaksjon kalt en heliumblitz, hvor 60-80% av heliumet i kjernen forbrennes på få minutter. For større stjerner begynner helium å smelte sammen på et skall utenfor en karbonkjerne, og forhindrer at den når den degenererte materie-tilstanden. I disse større stjernene starter til slutt karbonforbrenning.