Producția de elemente în explozii de supernova este ceva pe care îl asumăm în zilele noastre. Dar exact unde și când are loc această nucleosinteză nu este încă neclară - și încercările de modelare a computerului scenariile de colaps a miezului încă împing puterea de calcul actuală la limitele sale.
Fuziunea stelară în stelele secvenței principale poate construi unele elemente până și inclusiv fier. Producția suplimentară a elementelor mai grele poate avea loc și prin anumite elemente de semințe care captează neutroni pentru a forma izotopi. Acei neutroni capturați pot suferi apoi o degradare beta lăsând în urmă unul sau mai mulți protoni, ceea ce înseamnă că în esență aveți un element nou cu un număr atomic mai mare (unde numărul atomic este numărul protonilor dintr-un nucleu).
Acest proces „lent” sau procesul de construire a elementelor mai grele de la, să zicem, fierul (26 de protoni) are loc cel mai frecvent la giganții roșii (realizând elemente precum cupru cu 29 de protoni și chiar taliu cu 81 de protoni).
Dar există și procesul rapid sau r, care are loc în câteva secunde în supernovele de colaps de bază (fiind tipurile de supernove 1b, 1c și 2). În loc de o clădire constantă, în trepte, de mii de ani, văzută în procesul s - elementele de semințe dintr-o explozie de supernova au mai mulți neutroni blocați în ele, în același timp fiind expuse la dezintegrarea razelor gamma. Această combinație de forțe poate construi o gamă largă de elemente ușoare și grele, în special elemente foarte grele de la plumb (82 protoni) până la plutoniu (94 protoni), care nu pot fi produse prin procedeul s.
Înainte de o explozie de supernova, reacțiile de fuziune dintr-o stea masivă traversează progresiv mai întâi hidrogenul, apoi heliul, carbonul, neonul, oxigenul și, în sfârșit, siliconul - moment din care se dezvoltă un miez de fier care nu mai poate suferi fuziune. De îndată ce miezul de fier crește până la 1,4 mase solare (limita Chandrasekhar), se prăbușește spre interior la aproape un sfert din viteza luminii pe măsură ce nucleii de fier se prăbușesc.
Restul stelei se prăbușește spre interior pentru a umple spațiul creat, dar miezul interior „răsună” înapoi spre exterior, deoarece căldura produsă de prăbușirea inițială o face „fierbe”. Acest lucru creează o undă de șoc - un pic ca un tunet înmulțit cu multe ordine de mărime, care este începutul exploziei supernovei. Valul de șoc suflă straturile înconjurătoare ale stelei - deși de îndată ce acest material se extinde spre exterior, începe și răcirea. Deci, nu este clar dacă în acest moment se întâmplă nucleosinteza procesului r.
Dar miezul prăbușit nu este încă terminat. Energia generată pe măsură ce miezul comprimat spre interior dezintegrează mulți nuclei de fier în nuclee de heliu și neutroni. Mai mult, electronii încep să se combine cu protonii pentru a forma neutroni, astfel încât miezul stelei, după acel rebot inițial, să se stabilească într-o nouă stare de bază a neutronilor comprimați - în esență o stea proto-neutronă. Este capabil să se „stabilească” datorită eliberării unei explozii uriașe de neutrini care îndepărtează căldura din miez.
Această explozie de vânt neutrino este cea care conduce restul exploziei. Acesta capătă și se pătrunde în ejecta deja aruncată a straturilor exterioare ale stelei progenitoare, reîncălzind acest material și adăugându-i impuls. Cercetătorii (de mai jos) au propus că acest loc de impact al vântului neutrino („șoc invers”) este locația procesului r.
S-a crezut că procesul r este probabil terminat în câteva secunde, dar ar putea dura încă o oră sau mai mult înainte ca frontul de explozie supersonică să izbucnească pe suprafața stelei, oferind câteva contribuții noi la tabelul periodic.
Citire ulterioară: Arcones A. și Janka H. Condiții relevante pentru nucleosinteză în ieșirile de supernove conduse de neutrino. II. Șoc invers în simulări bidimensionale.
Și, pentru contextul istoric, lucrarea seminală pe subiect (cunoscută și sub numele de B2HH)) E. M. Burbidge, G. R. Burbidge, W. A. Fowler și F. Hoyle. (1957). Sinteza elementelor în stele. Rev Mod Phy 29 (4): 547. (Înainte de asta, aproape toată lumea credea că toate elementele formate în Big Bang - bine, oricum, cu excepția lui Fred Hoyle).
