Sikrer en stjerne helium til beryllium på hovedsekvensen?

Stjerner ikke smelter ikke helium til beryllium bortsett fra som en veldig, veldig kort mellomtrinn mot karbon. Helium-helium-fusjon for å danne beryllium er endoterm: Den bruker energi. For å gjøre saken verre har beryllium-8 som gir en ekstremt kort halveringstid, mindre enn $ 10 ^ {- 16} $ sekunder . Helium ville være slutten på fusjon i stjerner (og det ville ikke være noen oss) hvis ikke for en fluke: Beryllium-8 dannet av helium-helium-fusjon har nesten nøyaktig samme energi som en opphisset tilstand av karbon-12. / p>

Dette øker sannsynligheten for at en tredje helium-4-kjerne kombineres med en kortvarig beryllium-8-kjerne for å danne karbon-12. Dette er stabilt. Neste trinn etter hydrogenforbrenning er altså trippel heliumforbrenning ( trippel alfa-prosessen), som i hovedsak omgår beryllium bortsett fra som et mellomledd.

Når stjernen smelter sammen med beryllium , vil stjernen fremdeles være i hovedsekvensfasen og vil den på det tidspunktet begynne å vokse til den røde gigantfasen, eller er det ingen gitt regel for når den vil begynne å vokse?

En stjerne forlater hovedsekvensen i god tid før den begynner å smelte helium. Den forlater hovedsekvensen når stjernen ikke lenger kan opprettholde hydrogenfusjon i kjernen. Dette skjer når kjernen blir tom for hydrogen. På dette tidspunktet er heliumet som er etterlatt av hydrogenfusjon i det vesentlige aske. Hydrogenfusjon fortsetter på kanten av kjernen (skallforbrenning), men den hydrogenutarmede kjernen på dette punktet er altfor kald til å smelte helium til karbon (ikke beryllium). Så den kollapser, og blir gradvis varmere.

Stjernen begynner å smelte helium til karbon (og også oksygen) hvis stjernenes masse er stor nok. På dette tidspunktet kollapser den røde kjempen og oppfører seg nesten som en hovedsekvensstjerne med et nytt liv. Det andre livet varer ikke veldig lenge.

Hva definerer hovedsekvensen?

Hovedsekvensstjerner er preget av hydrogenfusjon i kjernene, enten gjennom proton-protonkjeden (for stjerner med lavere masse) eller CNO-syklusen (for flere stjerner enn omtrent 1,5 ganger solas masse). Utenfor kjernen finner ingen signifikant fusjon sted; de ytre lagene er involvert i strålings- eller konvektiv energitransport, men ikke energiproduksjon. Generelt, hvis hydrogenfusjon forekommer i kjernen, sier vi at en stjerne fortsatt er i hovedsekvensen.

Dette endres i stjerner som utvikler seg utenfor hovedsekvensen. Noen røde giganter med lav masse kan smelte hydrogen til helium via CNO-syklusen i et lag utenfor en stort sett ikke-reaktiv heliumkjerne; dette blir referert til som skallforbrenning . I mer massive stjerner smelter tyngre grunnstoffer (f.eks. Helium, karbon osv.) Inne i kjernen, og skallforbrenning fortsetter i de ytre lagene. For eksempel, i en stjerne med ganske høy masse som er langt inn i livssekvensfasen etter livet, kan du se oksygen, neon, karbon, helium og hydrogen smelter sammen i påfølgende lag lenger og lenger fra kjernen. p>

En vanlig misforståelse er at en stjerne bruker opp hele sitt hydrogen før den forlater hovedsekvensen; dette er ikke sant. Den bruker bare opp hoveddelen av hydrogenet i sin kjerne; det er fortsatt mye i de ytre lagene, og det er det som muliggjør fusjon av skall.

Evolusjon etter hovedsekvens

La oss vurdere stjerner på rundt en solmasse. Når hydrogenfusjonen stopper i (nå degenerert) kjerne, forsvinner trykkilden som holder stjernen i hydrostatisk likevekt. Hydrogenforbrenning starter i et skall rundt kjernen. Etter en stund begynner kjernen å trekke seg sammen, den ytre konvolutten utvides, og stjernen sies å være på den røde kjempegrenen. Til slutt stiger temperaturene til det punktet hvor trippel-alfa-prosessen kan oppstå, og det oppstår en heliumblits som markerer begynnelsen på den horisontale grenen og heliumfusjon via trippel-alfa-prosessen. Brenning av hydrogenskall fortsetter.

Som du vil merke - og som andre har sagt - stjerner ikke smelter helium til beryllium i noen vesentlig grad under noen del av denne prosessen, eller evolusjon etter hovedsekvens generelt. Det er endotermisk; trippel-alfa-prosessen er eksoterm.