Stellar Nuclear Physics / Stellare Kernphysik
2.18 Stellar Nuclear Physics / Stellare Kernphysik
Die stellare Kernphysik beschreibt die Fusionsprozesse, die im Inneren von Sternen ablaufen und deren Energiequelle darstellen. Je nach Masse und Entwicklungsstadium durchlaufen Sterne verschiedene Fusionszyklen.
In Sternen wie der Sonne dominiert die Proton-Proton-Kette (pp-Kette), die Wasserstoff zu Helium fusioniert. In massereicheren Sternen überwiegt der CNO-Zyklus, der ebenfalls Wasserstoff zu Helium umwandelt, aber Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff als Katalysatoren verwendet.
Nach dem Wasserstoffbrennen folgen — bei ausreichender Masse — das Heliumbrennen (zu Kohlenstoff und Sauerstoff über den Triple-Alpha-Prozess) und nachfolgende Brennphasen bis hin zum Siliciumbrennen, das einen Eisenkern erzeugt. Der s-Prozess (langsamer Neutroneneinfang) und der r-Prozess (schneller Neutroneneinfang in Supernovae und Neutronensternverschmelzungen) erzeugen die schweren Elemente jenseits von Eisen.
2.18 Stellar Nuclear Physics / Stellare Kernphysik
Stellar nuclear physics describes the fusion processes that power stars. Depending on mass and evolutionary stage, stars undergo different fusion cycles.
In Sun-like stars, the proton-proton chain (pp chain) dominates, fusing hydrogen into helium. In more massive stars, the CNO cycle prevails, also converting hydrogen to helium but using carbon, nitrogen, and oxygen as catalysts.
After hydrogen burning, sufficiently massive stars proceed through helium burning (producing carbon and oxygen via the triple-alpha process) and subsequent burning stages up to silicon burning, which produces an iron core. The s-process (slow neutron capture) and the r-process (rapid neutron capture in supernovae and neutron star mergers) create the heavy elements beyond iron.
Resources
Interactive tutorial on nuclear reactions in stars
hyperphysics.phy-astr.gsu.edu