恆星核合成

恆星核合成 是解釋重元素是由恆星內部的原子經由核融合創造出來的化學元素理論 。 自從大爆炸期間產生氫 、 氦 、 鋰之後 ， 恆星核合成就一直持續地創造重元素 。 這原本是一個高度預測的理論 ， 但經由觀測到的元素丰度和計算的基礎上 ， 已經有了良好的協定 。 它解釋了宇宙中元素的丰度爲何會隨著時間而增長 ， 以及爲什麼某些元素及其同位素會比其它的元素更豐富 。 這個理論最初是由弗雷德 · 霍伊爾在1946年提出 ， 然後在1954年精煉 。 進一步的發展 ， 特別是對重元素中比鐵重的元素經由中子捕獲的核合成 ， 在霍伊爾和伯比奇夫婦 （ 傑佛瑞 · 伯比奇和瑪格麗特 · 伯比奇 ） 、 威廉 · 福勒四人於1957年提出了著名的元素合成理論 （ 即著名的B2FH論文 ） ， 成爲天文物理學史上最受人引用的論文之一 。 恆星演化是因它們的組成 （ 元素的丰度 ） 在生命歷程中的改變 。 首先是氫燃燒 （ 主序星 ） ， 然後是氦燃燒 （ 紅巨星 ） ， 並逐漸燃燒更重的元素 。 然而 ， 因爲這些重元素都包含在恆星內部 ， 這本身並沒有明顯的改變宇宙中元素的丰度 。 在它們生命的後期 ， 低質量的恆星將通過恆星風慢慢地彈出它們的大氣層 ， 形成行星狀星雲 ； 而質量更高的恆星將通過超新星的突發性災難事件來噴發質量 。 超新星核合成這個名詞被用來描述大質量恆星 （ 12 － 35倍太陽質量 ） 在演化和爆炸前所創造的元素 。 這些大質量恆星是從碳  到鎳  的各種新同位素的最主要來源 。 進一步的燃燒序列是由重力坍縮和其相應的加熱驅動的 ， 導致重元素的碳 、 氧和矽燃燒 。 然而 ， 大多數原子量範圍在 （ 從矽到鎳 ） 核合成的重元素都是由恆星上層崩潰到核心 ， 造成一個壓縮衝擊波反彈向外形成的 。 短暫的衝擊波升高了大約50 % 的溫度 ， 從而引起了大約1秒鐘的劇烈燃燒 。 在大質量恆星最後的燃燒稱爲超新星核合成或是 " 爆炸核合成 " ， 是恆星產生重元素的最後一個時期 。 促進核合成理論發展的因素是發現宇宙中化學元素的丰度 。 對具體描述的需要已經受到太陽系化學同位素相對丰度的啓發 。 當繪製在以元素的原子數爲函數的圖表上時 ， 這些丰度有一個參差不齊的鋸齒狀形狀 ， 而變化的因素數以萬計 （ 參見核合成 #歷史 ） 。 這表明這個自然的過程不是隨機的 。 第二個啓發是在20世紀瞭解恆星的核合成發生過程 ， 它被認識到太陽的長壽 ， 和從核融合反應釋放出來的能量是光與熱的來源 。