Co to jest proces Triple-Alpha?

Proces potrójnej alfa to sposób, w jaki gwiazdy łączą jądra helu z jądrem węgla i tlenu po wyczerpaniu paliwa wodorowego. Rozpoczęcie procesu potrójnej alfa wymaga utrzymywania temperatur powyżej 100 000 000 K i wystarczającej gęstości helu. Dzieje się tak, gdy gwiazda zaczyna gromadzić znaczne ilości „popiołu” helu w swoim rdzeniu w wyniku spalania wodoru. Hel nie ma dokąd pójść i nie wytwarza własnej energii, więc gromadzi się w rdzeniu i kurczy. Skurcz ogromnie zwiększa ciepło i ciśnienie. Przy 100 mega Kelwinach rozpoczyna się proces potrójnej alfa, znany również jako spalanie helu.

Proces potrójnej alfa ma swoją nazwę, ponieważ jest to fuzja trzech cząstek alfa. Cząstka alfa to dwa protony i dwa neutrony połączone razem, co jest tym samym co jądro helu. Pod kolosalną presją w rdzeniu gwiezdnym dwa jądra helu można połączyć w jądro berylu, uwalniając w ten sposób promień gamma. Jądro berylu jest niestabilne, w ciągu 2,6 x ^10-16 sekund zapada się z powrotem w jądra helu. Ale jeśli ciągle powstaje wystarczająca liczba jąder berylu, ostatecznie połączy się z innym energetycznym jądrem helu i wytworzy węgiel, jądro z łącznie sześcioma protonami i sześcioma neutronami.

Proces potrójnej alfa zachodzi we wszystkich gwiazdach o niskiej do średniej masie (0,6-10 mas Słońca) pod koniec ich życia. Po etapie Red Giant, w którym tradycyjne spalanie wodoru w ściśniętej skorupie wokół rdzenia helu, rdzeń zapada się i zaczyna palić hel, wystrzeliwując gwiazdę w asymetryczną gigantyczną gałąź diagramu Hertzsprunga-Russella, która porównuje jasność gwiazdy z typem spektralnym .

Szybkość reakcji potrójnej alfa jest silnie zależna od temperatury rdzenia - szybkość reakcji jest iloczynem temperatury do 30-tej mocy i gęstości kwadratowej. W małych gwiazdach jądro helu staje się tak gęste, że staje się formą zdegenerowanej materii, w której wzrost temperatury nie odpowiada wzrostowi objętości. Może to prowadzić do niekontrolowanej reakcji potrójnej alfa zwanej błyskiem helowym, w której 60–80% helu w rdzeniu jest spalane w ciągu kilku minut. W przypadku większych gwiazd hel zaczyna stapiać się z powłoką na zewnątrz rdzenia węglowego, uniemożliwiając mu osiągnięcie stanu zdegenerowanej materii. W tych większych gwiazdach inicjuje się spalanie węgla.