books possible synthesis sites

تنتهي حياة النجوم الضخمة كمستعرات عظمى. في هذه المستعرات، تحدث الصدمة من انفجار في مركز النجم حتى طبقاتها الخارجية، وعندما تصل الصدمة إلى جدار O/Ne للنجم، فإنه يصل إلى شروط العملية γ لمدة 1-2 ثانية.

على الرغم من أن غالبية النوى يمكن تصنيعها بهذه الطريقة، إلا أن بعض مناطق الكتلة للنواة الغنية بالبروتون قد تكون إشكالية في حسابات النماذج. من المعروف بالفعل منذ عقود أن النوى ذات الأعداد الكتلية 100 A < لا يمكن إنتاجها في العملية.γ المحاكاة الحديثة تظهر أيضًا مشاكل في النطاق 165 ≤ A ≤ 150.

لا يمكن إنتاج النواة الغنية بالبروتون 138La في العملية γ، ولكن يمكن تصنيعها في عملية v. يتكون نجم نيوتروني ساخن في وسط مثل هذه المستعرات وهو يشع النيوترونات بكثافة عالية. تتفاعل النيوتريونات أيضًا مع الطبقات الخارجية للنجم المتفجر وتسبب تفاعلات نووية تؤدي إلى خلق 138La، من بين نوى أخرى. أيضًا 180mTa قد تُخلق من هذه العملية v.

اقتُرح استكمال العملية γ في الطبقات الخارجية للنجم بعملية أخرى -تحدث في أعمق طبقات النجمة - بالقرب من النجم النيوتروني ولكن لا تزال تُقذف بدلاً من سقوطها على سطح النجمة النيوترونية. نظرًا لتدفق النيوتريونات المرتفع في البداية من النجم النيوتروني المتشكل، تصبح هذه الطبقات غنية بالبروتون من خلال التفاعل معادلة. على الرغم من أن التدفق مضاد للنيوتروني أضعف في البداية، سيُخلق عدد قليل من النيوترونات، بسبب كثرة البروتونات. هذا يسمح لعملية vp في هذه الطبقات العميقة. بسبب الفترة الزمنية القصيرة للانفجار وحاجز كولوم العالي للنواة الأثقل، فإن مثل عملية vp يمكن أن تنتج فقط نواة أخف.

أي الأنوية المصنّعة وكم مقدارها يعتمد بحساسية على العديد من التفاصيل في عمليات المحاكاة وأيضًا على آلية الانفجار للمستعر الأعظم، والتي لا تزال غير مفهومة بشكل كامل.

المستعرات النووية الحرارية

المستعرات النووية العظمى هي انفجار قزم أبيض في نظام نجم ثنائي، ناجم عن تفاعلات نووية حرارية في المادة من نجم مصاحب يتنامى على سطح القزم الأبيض. المادة المتراكمة غنية بالهيدروجين (البروتونات) والهيليوم (جسيمات ألفا) وتصبح ساخنة بدرجة تسمح بتفاعلات نووية.

نوقش عدد من نماذج هذه الانفجارات في الأدبيات، تم استكشف اثنين منها فيما يتعلق باحتمال إنتاج نوى غنية بالبروتون. لا تُطلق أي من هذه الانفجارات نيوترونات، مما يجعل عملية ν و νp مستحيلة، كما أن الشروط المطلوبة لعملية rp أيضًا لم تتحقق.

تعتمد تفاصيل الإنتاج المحتمل للنواة الغنية بالبروتون في هذه المستعرات الأعظمية بحساسية على تكوين المادة المتراكمة من النجم المرافق. نظرًا لأن هذا يمكن أن يتغير إلى حد كبير من نجم إلى نجم، فإن جميع البيانات والنماذج الخاصة بإنتاج البروتون في المستعرات النووية العظمى عرضة لغموض كبير.

مستعر أعظم نوع Ia

يفترض نموذج المستعرات النووية الحرارية أن القزم الأبيض ينفجر بعد تجاوز حد تشاندراسيخار بتراكم المادة لأن الانكماش والتدفئة يحرقان الكربون المتفجر في ظروف التحلل. تمتد الجبهة المحترقة النووية عبر القزم الأبيض من الداخل إلى الخارج وتمزقها، ثم الطبقات الخارجية عن قرب تحت سطح القزم الأبيض (التي تحتوي على 0.05 كتلة شمسية من المادة) تظهر الظروف المناسبة لعملية γ.

تصنع النوى الغنية بالبروتون بنفس الطريقة التي تتم بها عملية γ في المستعرات الأعظمية وتواجه نفس الصعوبات. بالإضافة إلى ذلك، لا تُتنج الأنواع 138La و 180mTa.

مستعر تحت تشانراسيخار

في فئة فرعية من النوع la، قد ينفجر القزم الأبيض قبل فترة طويلة من وصوله إلى حد تشانراسيخار لأن التفاعلات النووية في المادة المتراكمة يمكن أن تسخن بالفعل القزم الأبيض أثناء مرحلة التراكم وتسبب حرق الكربون المتفجر قبل الأوان. التراكم الغني بالهيليوم يفضل هذا النوع من الانفجار. يسبب حرق الهيليوم انحطاطًا في قاع طبقة الهيليوم المتراكمة ويسبب اثنين من الصدمات. أحد الذي يجري في الداخل يسبب انفجار الكربون، والجبهة الأمامية المتحركة تسخن الطبقات الخارجية للقزم الأبيض وتقذفها. مرة أخرى، هذه الطبقات الخارجية هي موقع لعملية γ في درجات حرارة 2-3 مليار كلفن. بسبب وجود جسيمات ألفا (نوى الهيليوم)، تصبح التفاعلات النووية الإضافية ممكنة. ومن بين تلك العوامل التي تطلق عددًا كبيرًا من النيوترونات 180(a,n)21Ne و22Ne(a,n)25Mg و26Mg(a,n)29si. هذا يسمح لعملية pn في ذلك الجزء من الطبقات الخارجية التي تعاني من درجات حرارة أعلى من 3 مليار كلفن.

يمكن تصنيع تلك النوى الخفيفة التي تُنتج بشكل غير صحيح في العملية γ بشكل فعال في عملية pn بحيث تظهر وفورات أكبر بكثير من النوى الأخرى الغنية بالبروتون.

نجوم نيوترونية في نظام النجوم الثنائية

يمكن للنجم النيوتروني الموجود في نظام ثنائي النجوم أن يتراكم أيضًا من النجم المرافق على سطحه. تبدأ عملية حرق الهيدروجين والهيليوم مجتمعة عندما تصل الطبقة المتراكمة من المادة المتدهورة إلى كثافة تتراوح بين 105 و 106 جم / سم 3 ودرجة حرارة تزيد عن 0.2 مليار كلفن. هذا يؤدي إلى حرق نووي حراري مشابه لما يحدث في الواجهة الخارجية المتحركة لمستعر تحت تشاندراسيخار. لا يتأثر النجم النيوتروني نفسه بالانفجار وبالتالي فإن التفاعلات النووية في الطبقة المتراكمة يمكن أن تستمر لفترة أطول من الانفجار، وهذا يسمح بإنشاء عملية rp. سوف تستمر حتى تُستخدم كل البروتونات الحرة أو توسع طبقة الاحتراق بسبب أن الزيادة في درجة الحرارة وكثافتها تنخفض عن تلك المطلوبة للتفاعلات النووية.

اتضح أن خصائص مفجرات الأشعة السينية في درب التبانة يمكن تفسيرها من خلال عملية rp على سطح النجوم النيوترونية المتراكمة. لا يزال غير واضح ما إذا كان يمكن إخراج المادة وإبعادها من حقل الجاذبية لنجم النيوترون. فقط إذا كان هذا هو الحال، يمكن اعتبار هذه الأجسام مصادر محتملة للنواة الغنية بالبروتون. حتى إذا أُثبت ذلك، فإن نقطة النهاية الموضحة في عملية rp تحد من الإنتاج إلى النوى الخفيفة.