V reakci 3 alfa ve hvězdách fúzují tři jádra helia (alfa částice, vlevo) a vzniká atom uhlíku s přebytkem energie (excitovaný), tzv. Hoyleův stav. Ten se může rozpadnout zpět na tři částice alfa nebo se přeměnit do základního stavu stabilního uhlíku 12C uvolněním několika gama paprsků (uprostřed). Uvnitř supernov však lze tvorbu stabilního uhlíku zvýšit pomocí dalších protonů (vpravo). Credit: Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University

Uhlík v supernovách může vznikat rychleji

Nový model vede k další záhadě: proč je kolem nás nezvyklé velké množství některých izotopů ruthenia a molybdenu.

Podle nových počítačových simulací procesů probíhajících v supernovách zde fungují jaderné reakce trochu jinak, než se dosud předpokládalo. Konkrétně to má znamenat, že uhlík zde reakcí 3 částic alfa může vznikat až 10krát rychleji.
3 alfa je kaskáda reakcí, při nichž z jader helia vznikají jádra uhlíku. S tím, jak ve Slunci a podobných hvězdách dochází vodík, se právě tato reakce stává hlavním producentem energie namísto fúze vodíku (a postupný přechod na tuto reakci také vede k tomu, že Slunce dodává a bude dodávat stále více tepla). Výsledkem reakce 3 alfa je izotop uhlíku 12C; další izotopy tohoto prvku vznikají jinými reakcemi, ale např. na Zemi dohromady představují jen asi 1 % veškerého uhlíku.
Reakce 3 alfa je v normálních hvězdách ale poměrně neefektivní (viz u obrázku). Jak praví nová studie, uvnitř supernov však funguje další podpůrný proces, který způsobuje, že se vznikající excitovaný atom uhlíku s menší pravděpodobností rozpadá zpět a s větší se přeměňuje na finální uhlík. Za „posun rovnováhy“ této reakce směrem k uhlíku mohou volné protony existující (nejen) v povrchových vrstvách supernovy.
Důsledkem toho, že v supernovách (nebo alespoň v některých supernovách zvlášť bohatých na protony apod.; stále jsme v oblasti simulací) vzniká zřejmě více uhlíku, je však také to, že se v těchto supernovách vytváří méně těžkých prvků. Speciálně tím má vznikat záhada, proč Země obsahuje tolik izotopů molybdenu a ruthenia s nukleonovými těsně pod 100. V supernovách jich podle nového modelu vzniká málo, žádný jiný proces, jenž by je produkoval, ale neznáme. Existence ani množství uhlíku 12C nás nijak nemátly, nový model tedy žádnou záhadu neřeší, ale naopak ji vytváří. Ale i takhle se věda posouvá kupředu…

Shilun Jin et al, Enhanced triple-α reaction reduces proton-rich nucleosynthesis in supernovae, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2948-7
Michigan State University / Phys.org

Obraz lze přesně poslat i přes materiály, které rozptylují světlo

Proč není cukr průhledný? Světlo, které proniká tímto materiálem, se láme, vychyluje, rozptyluje a jinak …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close