إنتاج العناصر في انفجارات السوبرنوفا هو شيء نعتبره أمرا مفروغا منه هذه الأيام. ولكن بالضبط أين ومتى يحدث هذا التركيب النوي لا يزال غير واضح - ولا تزال محاولات وضع سيناريوهات الانهيار الأساسية لنموذج الكمبيوتر تدفع قوة الحوسبة الحالية إلى حدودها.
يمكن للانصهار النجمي في النجوم المتسلسلة الرئيسية أن يبني بعض العناصر حتى الحديد. يمكن أيضًا أن يتم إنتاج المزيد من العناصر الأثقل عن طريق بعض عناصر البذور التي تلتقط النيوترونات لتكوين النظائر. قد تخضع تلك النيوترونات التي تم التقاطها بعد ذلك لتحلل بيتا تاركًا خلفها بروتونًا واحدًا أو أكثر مما يعني بشكل أساسي أن لديك عنصرًا جديدًا يحتوي على عدد ذري أعلى (حيث العدد الذري هو عدد البروتونات في النواة).
هذه العملية "البطيئة" أو عملية s لبناء عناصر أثقل من الحديد (26 بروتون مثلاً) تحدث بشكل أكثر شيوعًا في عمالقة حمراء (صنع عناصر مثل النحاس مع 29 بروتونًا وحتى الثاليوم مع 81 بروتونًا).
ولكن هناك أيضًا العملية السريعة أو r ، التي تحدث في غضون ثوانٍ في المستعرات الأعظمية المنهارة (وهي أنواع المستعرات الأعظمية 1b و 1 c و 2). فبدلاً من البناء الثابت المتدرج على مدى آلاف السنين التي شوهدت في عملية s ، فإن عناصر البذور في انفجار المستعر الأعظم لديها العديد من النيوترونات المحشورة بها ، بينما تتعرض في نفس الوقت لتفكك أشعة غاما. يمكن لهذا المزيج من القوى بناء مجموعة واسعة من العناصر الخفيفة والثقيلة ، ولا سيما العناصر الثقيلة جدًا من الرصاص (82 بروتون) حتى البلوتونيوم (94 بروتون) ، والتي لا يمكن إنتاجها بواسطة عملية s.
قبل انفجار المستعر الأعظم ، تتفاعل تفاعلات الاندماج في نجم ضخم تدريجيًا عبر الهيدروجين الأول ، ثم الهيليوم ، والكربون ، والنيون ، والأكسجين ، وأخيرًا السليكون - ومن هذه النقطة يتطور قلب الحديد الذي لا يمكن أن يخضع لمزيد من الاندماج. بمجرد أن ينمو قلب الحديد هذا إلى 1.4 كتلة شمسية (حد Chandrasekhar) ، فإنه ينهار للداخل بربع سرعة الضوء تقريبًا مع انهيار نوى الحديد نفسها.
ينهار ما تبقى من النجم إلى الداخل لملء الفراغ الذي تم إنشاؤه ، لكن النواة الداخلية "ترتد" للخارج لأن الحرارة الناتجة عن الانهيار الأولي تجعلها "تغلي". هذا يخلق موجة صدمة - يشبه إلى حد ما الرعد المائل مضروبًا بالعديد من الطلبات من الحجم ، وهو بداية انفجار المستعر الأعظم. تهب موجة الصدمة الطبقات النجمية المحيطة - على الرغم من أن هذه المادة تتوسع إلى الخارج بمجرد أن تبدأ في التبريد. لذا ، من غير الواضح ما إذا كان التخليق النووي لعملية المعالجة يحدث في هذه المرحلة.
لكن قلب الحديد المنهار لم ينته بعد. الطاقة المتولدة أثناء قلب النواة المضغوطة للداخل تتفكك العديد من نوى الحديد في نوى الهيليوم والنيوترونات. علاوة على ذلك ، تبدأ الإلكترونات في الاندماج مع البروتونات لتشكيل النيوترونات بحيث يستقر قلب النجم ، بعد ذلك الارتداد الأولي ، في حالة أرضية جديدة من النيوترونات المضغوطة - بشكل أساسي نجم نيوتروني أولي. إنها قادرة على "الاستقرار" بسبب إطلاق كمية كبيرة من النيوترينوات التي تحمل الحرارة بعيدًا عن القلب.
إن انفجار رياح النيوترينو هو الذي يدفع بقية الانفجار. يدرك ، وينتقل إلى القذف المنفجر بالفعل للطبقات الخارجية للنجم السلف ، ويعيد تسخين هذه المادة ويضيف قوة دفع إليها. اقترح الباحثون (أدناه) أن حدث تأثير رياح النيوترينو ("الصدمة العكسية") هو موقع عملية r.
يُعتقد أن عملية r قد انتهت في غضون بضع ثوانٍ ، ولكن قد يستغرق الأمر ساعة أو أكثر قبل أن تنفجر جبهة الانفجار الأسرع من الصوت عبر سطح النجم ، وتقدم بعض المساهمات الجديدة إلى الجدول الدوري.
قراءة متعمقة: Arcones A. and Janka H. Nucleosynthesisظروف ذات الصلة في تدفقات المستعرات العظمى المستندة إلى النيوترينو. II. الصدمة العكسية في محاكاة ثنائية الأبعاد.
وبالنسبة للسياق التاريخي ، فإن الورقة الرئيسية حول الموضوع (تُعرف أيضًا بـ B2FH paper) E.M. Burbidge و G. R. Burbidge و W. A. Fowler و F. Hoyle. (1957). توليف العناصر في النجوم. Rev Mod Phy 29 (4): 547. (قبل ذلك ، اعتقد الجميع تقريبًا جميع العناصر التي تشكلت في الانفجار الكبير - حسنًا ، الجميع باستثناء فريد هويل على أي حال).
