Nükleosentez: Revizyonlar arasındaki fark

Süpernova nükleosentezi, silikon ve nikel arasındaki elementlerin dengemside sentezlendiği hareketli bir süpernova ortamında ortaya çıkar. Bu dengemsi, dengeli nükleer reaksiyonların 28Si’ye karşılık gelerek bağlandığı hızlı ergime sürecinde ortaya çıkar. Bu dengemsi, çok yüksek derecelerde yanan karışımın içindeki 28Si çekirdeğinin yüksek bolluğu haricinde neredeyse bir denge gibi düşünülebilir. Hoyle’nin 1954 yılında yazdığı makalenin ardından bu kavram, orta kütleli elementlerin nükleosentezi kuramının en önemli keşfidir; çünkü silikon (A=28) ve nikel (A=60) arasındaki bol ve kimyasal açıdan önemli elementlerin anlaşılmasına katkı sağlamıştır. Bu keşif sayesinde çok bilinen ancak yanlışlıklar barındıran B2FH alfa prosesinden bahseden makalenin yerine geçmiştir. İleri nükleosentez süreçleri, B2FH makalesinde anlatıldığı gibi ve ilk kez Seeger, Fowler ve Clayton tarafından hesaplanan r-sürecinde (rapid process) ortaya çıkar. R-sürecinde, nikelden ağır elementlerin norton zengini izotopları, serbest nötronların hızlı emilimiyle üretilir. Süpernova çekirdeğinin çabucak sıkışması ve bazı nötron zengini çekirdeklerin bir araya gelmesi sürecinde elektron yakalanmasıyla serbest nötronların ortaya çıkması, r-sürecini önemli hale getirmekte; ve saf H ve He’dan oluşan yıldızlarda bile meydana gelebilen bir süreçtir. Bu durum sürecin ikincil bir süreç olarak ortaya konduğu B2FH makalesinin karşısındadır. Bu gelecek vadeden ve genellikle süpernova uzmanlarınca desteklenen bu senaryo, henüz r-süreci bolluklarını tatminkar biçimde tam olarak hesaplayamamıştır. R-süreci, gökada metalliği henüz küçükken doğmuş olan eski yıldızları gözlemleyen gökbilimciler tarafından onaylanmaktadır. Bu yıldızlar r-süreci tamamlayıcılarını çekirdeklerinde barındırmaktadırlar; buda metalliğin içsel bir sürecin sonucu olduğunu göstermektedir. R-süreci uranyum ve toryum gibi radyoaktif elementlerin doğal birlikteliğinden sorumlu olduğu gibi, her bir ağır elementin nötron zengini izotoplarının ortaya çıkmasına da sebep olmuştur. ▼

Rp-süreci (rapid proton) nötronlar kadar serbest protonların hızlıca emilimidir, ancak rolü ve varlığı tartışmalıdır.▼

Patlayıcı nükleosentez nötron sayısını düşürmek için hızlı bir radyoaktif bozunumuyla ortaya çıkar; böylece eşit veya çift sayılı proton ve nötronlara sahip bol izotoplar silikon dengemsi süreciyle sentezlenirler. Bu süreç esnasında oksijen ve silikonun yanması çekirdekleri ergitir; bu çekirdekler eşit sayıda proton ve nötrona sahiptir ve 15’e kadar (60Ni’yi temsilen) helyum çekirdeklerinin tam sayılarından oluşan nüklitleri üretirler. Bu tip çoklu alfa taneli nüklitler 40Ca’ya (10 Helyum çekirdekçiğinden oluşur) kadar tamamen kararlıdır; ancak proton ve nötronları eşit ve çift sayılı olan daha ağır çekirdekçikler birbirine sıkı sıkıya bağlıdır, ancak kararsızdır. Dengemsi, 44Ti, 48Cr, 52Fe ve 56Ni radyoaktif izobarlarını üretir. Bu izobarlar; (44Ti hariç) bolluk içinde yaratılırlar, ancak patlamadan sonra bozunurlar ve aynı atom ağırlığındaki karşılık gelen elementin en kararlı izotopunu bırakırlar. Bu yolla üretilen, en bol bulunan ve günümüze kadar gelen element izotopları 48Ti, 52Cr ve 56Fe’dir. Bu bozunumlara (çekirdekten gelen radyasyon olan) gamma ışınlarının salınımı eşlik eder. Gamma ışınlarının spektroskopik çizgileri bozunum tarafından yaratılan izotopu belirlemekte kullanılır. Bu salınım çizgilerinin tespiti gamma ışını astronomisinin ilk önemli ürünlerindendir.▼

Süpernovalarda patlayıcı nükleosentezin en ikna edici kanıtı 1987 yılında gerçekleşmiştir. Gamma ışını çizgileri süpernova1987A’dan çıkarken tespit edilmiştir. Radyoaktif yarılanma ömürlerinden yaşlarının yaklaşık bir olduğu 56Co ve 57Co çekirdekçiklerinin tespit edildiği gamma ışını çizgileri, bu çekirdekçiklerin radyoaktif kobalt ebeveyinleri tarafından yaratıldıklarının ispatıdır. Bu nükleer astronomi gözlemi 1969’da öne sürülmüş ve elementlerin patlayıcı nükleosentezini onaylamak adına ortaya atılmıştır; bu öngörü NASA’nın Compton Gamma-Ray gözlemevinin planlanmasında önemli bir rol oynamıştır. Patlayıcı nükleosenteze ait diğer kanıtlar ise, genişleyip soğudukça süpernovanın iç kısımlarında yoğuşan yıldız tozu zerreciklerinde bulunmuştur. Bu zerrecikler kozmik tozun bir parçasıdır. Özellikle radyoaktif 44Ti, süpernova genişlemesi sırasında yoğuşan süpernova yıldız zerreciklerinin içinde çok büyük miktarlarda ölçülmüştür. Bu da (SUNACON’lar), süpernova tozlarının 1975 tarihli tespitini onaylamaktadır. Bu zerrecikler arasındaki diğer sıra dışı izotopik oranlar, patlayıcı nükleosentezin pek çok spesifik özelliğini ortaya çıkarmaktadır. ▼