النوى النجمية النجمية هي العملية التي يتم من خلالها إنشاء العناصر داخل النجوم من خلال الجمع بين البروتونات و النيوترونات معًا من نوى العناصر الأخف. بدأت كل ذرات الكون على شكل هيدروجين. يحول الاندماج داخل النجوم الهيدروجين إلى هيليوم وحرارة وإشعاع. يتم إنشاء العناصر الأثقل في أنواع مختلفة من النجوم أثناء موتها أو انفجارها.
تاريخ النظرية
تم اقتراح فكرة أن النجوم تدمج مع ذرات العناصر الخفيفة لأول مرة في عشرينيات القرن الماضي ، من قبل مؤيد آينشتاين القوي آرثر إدينجتون. ومع ذلك ، فإن الفضل الحقيقي لتطويره إلى نظرية متماسكة يُعطى لعمل فريد هويل في أعقاب الحرب العالمية الثانية. احتوت نظرية هويل على بعض الاختلافات المهمة عن النظرية الحالية ، وأبرزها أنه لم يؤمن بها نظرية الانفجار الكبير ولكن بدلاً من ذلك ، يتم إنشاء الهيدروجين باستمرار داخل كوننا. (كانت تسمى هذه النظرية البديلة أ نظرية الحالة المستقرة وسقط من صالح عندما تم الكشف عن إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف.)
أبسط نوع من ذرات الكون هو ذرة هيدروجين ، تحتوي على بروتون واحد في النواة (ربما مع بعض النيوترونات المتدلية أيضًا) مع إلكترونات تدور حول تلك النواة. ويعتقد الآن أن هذه البروتونات تكونت عندما تكون الطاقة العالية بشكل لا يصدق
بلازما كوارك جلون من الكون المبكر فقد طاقة كافية جسيمات دون الذرية بدأ في الترابط معًا لتشكيل البروتونات (وغيرها) حضاراتمثل النيوترونات). تشكل الهيدروجين على الفور إلى حد كبير وحتى الهليوم (مع نوى تحتوي على بروتونين) تشكلت في ترتيب قصير نسبيًا (جزء من عملية يشار إليها باسم التخليق النووي للانفجار الكبير).عندما بدأ هذا الهيدروجين والهيليوم بالتشكل في الكون المبكر ، كانت هناك بعض المناطق التي كان فيها أكثر كثافة من غيرها. تولى الجاذبية زمام الأمور ، وفي النهاية تم جمع هذه الذرات معًا في سحب السحب الضخمة في مساحة واسعة. بمجرد أن تصبح هذه الغيوم كبيرة بما فيه الكفاية ، يتم جمعها معًا بواسطة الجاذبية بقوة كافية لجعل النوى الذرية تندمج بالفعل ، في عملية تسمى الاندماج النووي. نتيجة عملية الاندماج هذه هي أن ذرتين بروتون واحد قد شكلت الآن ذرة بروتون واحدة. وبعبارة أخرى ، بدأت ذرتان هيدروجين ذرة هليوم واحدة. الطاقة المنبعثة خلال هذه العملية هي ما يتسبب في حرق الشمس (أو أي نجم آخر في هذا الصدد).
يستغرق حرق الهيدروجين حوالي 10 ملايين سنة ، ثم تسخن الأشياء ويبدأ الهيليوم في الاندماج. يستمر بناء النوى النجمي في إنشاء عناصر أثقل وأثقل حتى ينتهي بك الأمر بالحديد.
خلق العناصر الثقيلة
ثم يستمر حرق الهليوم لإنتاج عناصر أثقل لحوالي مليون سنة. إلى حد كبير ، يتم دمجها في الكربون عبر عملية ألفا الثلاثية حيث يتم تحويل ثلاث نوى هيليوم 4 (جسيمات ألفا). ثم تجمع عملية ألفا بين الهيليوم والكربون لإنتاج عناصر أثقل ، ولكن فقط تلك التي تحتوي على عدد زوجي من البروتونات. يتم دمج المجموعات بهذا الترتيب:
- ينتج الكربون بالإضافة إلى الهليوم الأكسجين.
- الأكسجين بالإضافة إلى الهليوم ينتج النيون.
- نيون زائد هيليوم ينتج المغنيسيوم.
- المغنيسيوم بالإضافة إلى الهليوم ينتج السيليكون.
- ينتج السيليكون بالإضافة إلى الهليوم الكبريت.
- ينتج الكبريت بالإضافة إلى الهيليوم الأرجون.
- الأرجون زائد الهليوم ينتج الكالسيوم.
- ينتج الكالسيوم مع الهليوم التيتانيوم.
- التيتانيوم بالإضافة إلى الهليوم ينتج الكروم.
- الكروم بالإضافة إلى الهليوم ينتج الحديد.
تنشئ مسارات الانصهار الأخرى العناصر بأعداد فردية من البروتونات. يحتوي الحديد على نواة مرتبطة بشدة بحيث لا يوجد مزيد من الاندماج بمجرد الوصول إلى هذه النقطة. بدون حرارة الانصهار ، ينهار النجم وينفجر في موجة صدمة.
يشير الفيزيائي لورانس كراوس إلى أن احتراق الكربون يستغرق 100.000 سنة في الأكسجين ، 10 آلاف عام الأكسجين ليحترق في السليكون، ويوم واحد ليحترق السليكون في الحديد ويبشر بانهيار نجمة.
وأشار الفلكي كارل ساجان في المسلسل التلفزيوني "كوزموس" إلى أننا "صنعنا من نجوم النجوم". وافق كراوس ، مشيراً إلى أن "كل ذرة في جسمك كانت ذات مرة داخل نجم انفجر... ربما جاءت الذرات في يدك اليسرى من نجم مختلف عن يدك اليمنى ، لأن 200 مليون نجم انفجرت لتشكل الذرات في جسمك ".