Estoy confundido con la nucleosíntesis dentro de las supernovas. He leído que los elementos más pesados se fabrican mediante la fusión de elementos más ligeros, a saber, hidrógeno y helio.
¿La estrella "almacena" todos los elementos que fusiona dentro de sí misma o los irradia?
Ejemplo, una estrella fusionó hidrógeno en helio y 2 átomos de helio en carbono. ¿Seguiría fusionándose hasta que llegue al límite y lo almacenaría adentro solo para ser liberado como una explosión?
Tienes razón al decir que todos los elementos más pesados del universo se formaron en estrellas.
Estrellas como el sol fusionan hidrógeno en helio. Cuando envejecen, pueden fusionar el helio en carbono (en realidad, se necesitan 3 helio para formar un carbono). Las estrellas más grandes pueden fusionar carbono en oxígeno y neón y elementos en la primera mitad de la tabla periódica.
Cuando la estrella se queda sin combustible, las capas exteriores se expulsan suavemente en lo que se llama una nebulosa planetaria (aunque tiene que ver directamente con los planetas reales). El gas expulsado se enriquece con los elementos más pesados que ha fusionado la estrella. Los elementos más pesados de la nebulosa planetaria se mezclan con el gas hidrógeno y helio del espacio exterior y luego pueden encontrarse en nuevas estrellas. La mayor parte del carbono, el oxígeno y el nitrógeno de la Tierra se formaron mediante este proceso.
Las estrellas muy grandes se fusionarán hasta convertirse en hierro y luego colapsarán en una supernova. Esto libera una gran cantidad de energía, parte de la cual se utiliza para formar elementos más pesados que el hierro. Todos los elementos más pesados (cobre, oro, uranio, por ejemplo) se forman en supernovas.
La explosión de las supernovas distribuye estos elementos de regreso al espacio, mezclados con los desechos de la estrella, a medida que pasa el tiempo, y las estrellas nacen y mueren, el gas en el espacio se enriquece con más y más elementos más pesados.
Entonces, los elementos más pesados se forman en los núcleos de las estrellas y se almacenan allí hasta que la estrella muere, cuando algunos de los átomos de la estrella se liberan al espacio. Los elementos más pesados no son "irradiados" de la estrella, hasta que la estrella muere. Algunas estrellas mueren en una explosión de supernova, pero la mayoría tiene una muerte más pacífica en una nebulosa planetaria.
Vale la pena señalar que los elementos con una masa atómica superior a 140 probablemente se crearon en la colisión de estrellas de neutrones en lugar de supernovas. Hay un artículo interesante en Physics.org y otro en el Washington Post . También hay otro aquí .
Yo también pensé que todos los elementos más pesados que el hierro se crearon en explosiones de supernova, y cuando escuché por primera vez la teoría de que los elementos más pesados que el oro probablemente se crearon en colisiones de estrellas de neutrones, rechacé esa idea. Pero después de leer estos y otros artículos, he llegado a aceptarlo. Aparentemente, la energía generada en una supernova, aunque considerable, no es suficiente para sintetizar los elementos más pesados que el oro.
Edito: encontré estointeresante artículo en el sitio web de la revista Smithsonian. La teoría de que las colisiones NS-NS crean elementos más pesados que el oro provino de los datos observados en tales colisiones, que solo ocurren, en promedio, cada 100.000 años. Aparentemente, esta teoría responde mejor a las preguntas que la creación de supernovas de elementos pesados no puede. La colisión NS-NS observada se observó el 3 de junio de 2013
¿La estrella "almacena" todos los elementos que fusiona dentro de sí misma o los irradia?
Depende de la estrella. Si bien los elementos más pesados solo pueden ser producidos (y liberados) por estrellas masivas que se someten a una supernova, muchos otros elementos se crean dentro de estrellas relativamente más pequeñas que se convierten en estrellas gigantes asintóticas . Estos pueden sufrir ciclos de convección que traen los elementos pesados del núcleo a la superficie y luego los liberan en el viento estelar.
Restringiéndonos a estrellas que terminarán su vida como supernovas ( masas solares), entonces la respuesta es no; no todos los productos de la fusión nuclear se almacenan dentro de la estrella hasta la explosión final.
Existe una imagen conceptual general de que, a medida que evoluciona una estrella masiva, los elementos más pesados pueden fusionarse más fácilmente más cerca del centro donde la temperatura es más alta. Esto daría como resultado una estructura "similar a una cebolla" en la que podría tener hidrógeno fusionándose con helio en la parte exterior del núcleo de la estrella (que es aproximadamente del tamaño de la Tierra), con una capa dentro donde el helio se fusiona en carbono y oxígeno, una capa dentro de esta donde se produce neón, etc. En el mismo centro, justo antes del colapso del núcleo y la explosión de la supernova, habría una fase de combustión de silicio muy rápida que produce elementos de "pico de hierro" que incluyen hierro, níquel, cobalto, etc. Fuera del núcleo habría una envoltura mucho más grande compuesta principalmente de hidrógeno y helio.
Esta visión es muy simplista porque ignora dos facetas importantes de la evolución de las estrellas de gran masa: la mezcla y la pérdida de masa. Las estrellas masivas probablemente pierden la mayor parte de su masa durante su vida. Cuanto más masiva es la estrella, mayor porcentaje de su masa se pierde. La masa se pierde a través de un poderoso viento que es impulsado por la presión de radiación. Hay muchos ejemplos que se observa que experimentan esta pérdida de masa, incluidos objetos como Eta Carina , estrellas Wolf-Rayet y supergigantes rojas.. Muchos de estos objetos han perdido toda su envoltura exterior y esencialmente han expuesto los productos de la quema nuclear, o esos productos se mezclan con la superficie por convección u otros procesos de mezcla más exóticos asociados con su rotación. Estos productos luego son impulsados al espacio por sus poderosos vientos.
Este mecanismo contribuirá de manera importante a la abundancia de carbono, nitrógeno y oxígeno en el medio interestelar. Los vientos también pueden mejorarse en elementos mucho más pesados (incluso más pesados que el hierro, como el bario y el estroncio) que se han producido a través del proceso s , donde los núcleos de pico de hierro preexistentes en las regiones de combustión nuclear pueden capturar neutrones. . Este proceso también puede ocurrir en estrellas con masas sustancialmente más bajas que las requeridas para producir una supernova.
Además de la nucleosíntesis a medida que la estrella envejece, la acción del colapso del núcleo en una supernova también produce elementos más pesados: la nucleosíntesis de supernova .
Por ejemplo, la intensa energía del colapso provoca la fusión de parte del material que rodea el núcleo. Este material escapará, no quedará atrapado en el núcleo mismo.
Eubie dibujó