Néhány éve a Csillagváros amatőrcsillagászok(Én is tag vagyok) honlapján kérdeztem ,a következőt :A csillagok vége a vas?.A témában járatos segitőkész klubtársak elmagyarázták ,hogy miként is működik ez valójában.Ime a kielégitő válaszok amiért köszönet :Kurucz János(Sidius) és Székely Mihály (Arkhon) szerzőknek.

Igaz hogy ha egy csillag az élete utolsó stádiumában el kezd vasat termelni,akkor pár másodperc múlva nóva lessz belőle?(A vas nem fuzionál .)

Kurucz János (Sidius)

Az eddigi olvasmányaimból kiindulva egész pontosan akkor fejezi be életét, amikor -egyszerűen szólva- minden üzemanyagát a vasig égette, vagyis nem amikor megkezdi a vas termelését. Ez a folyamat valószínűleg azért nem csupán másodpercekig tart, bár a csillag élethosszához viszonyítva nem lehet hosszú idő. Ekkor megszűnik a belülről kifelé ható sugárnyomás, a gravitációé lesz a főszerep. Így keletkeznek a vasnál nehezebb elemek.

Székely Mihály (Arkhon)

Annyival kiegészíteném, hogy a csillag tömege is közrejátszik, meddig jut el a fúziós lépték.

Igy nem minden csillag élete feltétlenül és mindig vasmagnál fejeződik be, sőt.

Ha nem ér el 0,6 naptömeget, pl. már a hélium sem "gyullad" be. Ilyenkor egy héliummag a végállomás.

Nagyobb vörös óriásokból gyakran marad vissza olyan fehér törpe, ami lényegében szénmag, némi oxigén, neon, magnézium vonallal. Mindig a tömeg dönti el, lejátszódhat-e a következő fúziós lépcső (magányos csillagnál).

Ha kevés az energiatermelés, akkor jön a mag összeroskadása. Az utolsó fokozat, a vas- és izotópjai, ekkor keletkeznek. A folyamat egyes számítások szerint valóban akár néhány másodperc, más modellek szerint néhány óra alatt lezajlik. Utána nincs tovább energiatermelés, jön a kollapszus. Ha a csillag tömege aránylag kicsi, az elektronok a protonokba nyomódnak (nem a legjobb szó), egy neutroncsillag jön létre, amely ultrakompakt. Megállítva a zsugorodást, az egész hatalmas befelé zuhanó mozgási energia "visszapattan" a neutronmagról, és a lökéshullám lesöpri a csillag külső anyagát. Ezt észleljük szupernóva robbanásnak, és az epicentrumban esetleg egy gyorsan forgó neutroncsillagot, pulzárt észlelünk (ha felénk mutat a poláris jet)

A robbanás pontos mechanizmusa nem ismert, de számos megfigyelés és szuperszámítógépes szimuláció alapján a robbanás nem gömbszimmetrikus, hanem inkább picit aszimmetrikus. Ezen kívül a robbanó gócokban fluktuációk, turbulenciák figyelhetők meg, ami egyáltalán nem "sima", belülről kifelé tartó "réteges" égést feltételez, hanem annál jóval bonyolultabbat. A már nagy sebességgel kidobott anyagfelhőt utolérhetik további detonációszerű lökéshullámok is, így az anyagfelhő kiterjedés közben is fuzionálhat stb...

Ezen felül a robbanás helyén nem mindig marad neutroncsillag. Az aszimmetria-elv értelmében előfordulhat, hogy a csillag teljes centrumvidéke felrobban, nem hagy hátra semmit.

Ellenben ha a csillag tömege elég nagy, nem történik robbanás, az egész anyag összeroskad, túljut a neutroncsillag állapoton, és a gravitációja legyűri az anyagszerkezetet, egy általunk ismeretlen állapotba kerül, aminek csak a tömege marad észlelhető, helyesebben a környezetre gyakorolt hatása. Fekete lyuk lesz.

Akit érdekel a téma javaslom J. Craig Wheeler: Kozmikus katasztrófák c. könyvét olvasásra.

A mű ezen felül egy témakör alá hozza a csillagfizikát, a magfizikát, neutroncsillagokat, pulzárokat, magnetárokat, fekete lyukakat, lágy és kemény gamma ismétlőket, az aktív galaxismagokat, és ezek kozmológiai fejlődését. Valóban átfogó "katasztrófa" kollekció :-) Végül ad egy kis kitekintést a húrelméletbe.

Bocsánat, még az egyes héj léptékeket tisztáznám, mert nagyon sokan szokták kérdezni és keverni a folyamatokat:

1. hidrogén égés, PP-lánc és CNO ciklus

kb. 10 millió fokon PP proton-proton ciklus

kb. 17 millió fokon PP-II lánc, ami lényegében a tökéletlen He3 és He4 átmeneti egyesülése Be7 magokká,

majd elektron- és protonbefogással 2 He4 a végtermék végül.

kb. 20 millió fokon a PP III-lánc fenti folyamatban keletkező Be7 direkt protonbefogása, majd a keletkező

bórmag pozitronbomlással Be8, majd azonnali tovahasadással 2He4 bruttó folyamatban végződik.

Igy mindenféle furmányos kurflik után, de He4 keletkezik.

A jelenlévő C, N, O atommag katalizátorként viselkedve, sorozatos protonbefogások után szintén 

He4 magokat termelnek, a folyamat végén visszakapva a C, N, O atomokat.

A CNO folyamat kb. 17 millió fok fölött válik dominánssá, a Napunkban a PP és CNO ciklus egyidejűleg van

jelen.

Amíg ez a folyamat zajlik, a csillag a fősorozat tagja.

A hidrogén elfogyása után innen kezd érdekessé válni a dolog:

2. Héliumégés Hőfok: kb. 100.000.000 K

-egy elenyésző Be8 izotóp fúziójával indul, ami azonban rendkívül instabil, szétesik a kiinduló He4

magokra. A héliumégéshez tehát igen nagy nyomás szükséges, hogy meglegyen a reakció

hatáskeresztmetszete. A keletkező kevés Be8 újabb He befogással C, majd innen már könnyű

sorozatléptékben O, Ne, és Mg magokká alakul újabb alfa-részecskék elnyelésével.

A folyamatot amiatt "3 alfa" folyamatnak is nevezik.

Tehát itt keletkeznek a kb. 20-28-as tömegszámú elemek.

Mivel a reakció erős összehúzódást igényel, és nagy passzivitás után impulzusszerűen indul be,

a lökéshullám lefújja a csillag felsőbb légkörét. (héliumvillanás, majd óriás álapotba felfúvódás).

Ha a csillag nem lép tovább, mert a további reakciók beindításához nem marad elég tömege, 

itt megáll a fehér törpe állapotban a visszamaradó csillagmag.

3. Alfa-folyamat Hőfok: kb. 500.000.000 - 1.000.000.000 K

A nagyenergiájú fotonok a Neon atomokat alfa-bomlásra késztetik.

Rengeteg He4 keletkezik,amelyet a nehezebb atommagok tovább befognak.

Igy újabb 4-es léptékkel egyre nehezebb atommagok keletkeznek.

(a folyamat vége valahol a 48-as tömegszám, azaz Mg, Si, S, Ar, Ca, Ti magokat termel ez a folyamat)

4. Nukleon-egyensúlyi állapot Hőfok: kb. 4.000.000.000 K

1.000.000 g/cm3 fölé összehúzódva a magban összekeverednek a különböző reakciók, és nagyszámú

bomlással és egybeolvadással átlagosan 50-60 köröli tömegszámú magok keletkeznek, amelyek kötési

energiája a legnagyobb. (vascsoport elemei). Ez a fázis a szupernóvát megelőző néhány másodpercben 

zajlik, pillanatokon belül kiátlagolódnak a magok a legstabilabbak felé.

Innentől a szupernova tombol, kb. 12.000.000.000 K hőfokon

5. s-folyamat

A vas utáni elemek lassú neutronbefogása. Kb. a Bizmut-209 magig termel újabb atommagot, e fölött

azok már alfa-bomlóak.

6. r-folyamat

Gyors egymás utáni netronbefogás. Eredménye nagy mennyiségű ólom, direktben és bomlástermékként 

egyaránt. Ebben a folyamatban kb. 260-as tömegszámig jönnek létre nehéz magok. E fölött a neutronok

már maghasadást okoznak.

7. p-folyamat

Ritka, protonban gazdag magok létrejöttéért felelős, extrém körülmények között. (pl. Tellúr-120).

A nagytömegű magok igen magas Coulomb gátja miatt ez a protonbefogás nem jelentős, de ez is jelen

van, ill. a hasonló "egzotikus" magok keletkezésére nincs más kielégítő magyarázat.