恒星核合成：恒星如何制造所有的元素
星狀核合成是通過(guò)將質(zhì)子和中子從較輕元素的核組合在一起而在星內(nèi)產(chǎn)生元素的過(guò)程。宇宙中的所有原子都以氫開(kāi)始。星內(nèi)融合將氫轉(zhuǎn)化為氦，熱和輻射。較重的元素在死亡或爆炸時(shí)會(huì)在不同類(lèi)型的恒星中產(chǎn)生。
理論史
恒星將輕元素原子融合在一起的想法最早是在20世紀(jì)20年代由愛(ài)因斯坦提出的。然而，將其發(fā)展成連貫理論的真正榮譽(yù)歸功于弗雷德霍伊爾'第二次世界大戰(zhàn)后的工作大數(shù)據(jù)科普。Hoyle'理論與當(dāng)前理論存在一些顯著差異，最值得注意的是他不相信大爆炸理論，而是在我們的宇宙中不斷創(chuàng)造出氫。（這種替代理論被稱為穩(wěn)態(tài)理論，當(dāng)宇宙微波背景輻射被檢測(cè)到時(shí)，這種理論就不再受歡迎。）
早星
宇宙中最簡(jiǎn)單的原子類(lèi)型是氫原子，它在原子核中含有一個(gè)質(zhì)子（可能還有一些中子懸掛出來(lái)），電子環(huán)繞著原子核。這些質(zhì)子現(xiàn)在被認(rèn)為是在早期宇宙中令人難以置信的高能量夸克gluon等離子體損失足夠的能量時(shí)形成的，夸克開(kāi)始結(jié)合在一起形成質(zhì)子（和其他強(qiáng)子，如中子）。氫幾乎立即形成，甚至氦氣（核含有2個(gè)質(zhì)子）以相對(duì)較短的順序形成（稱為大爆炸核合成的過(guò)程的一部分）。
隨著這種氫和氦在早期宇宙中開(kāi)始形成，有些地區(qū)比其他地區(qū)更密集。重力接管了，最終這些原子被拉到了巨大的云層氣體中。一旦這些云變得足夠大，它們就通過(guò)重力以足夠的力被拉到一起，實(shí)際上導(dǎo)致原子核融合，這一過(guò)程稱為核融合。該融合過(guò)程的結(jié)果是兩個(gè)質(zhì)子原子現(xiàn)在已經(jīng)形成單個(gè)兩個(gè)質(zhì)子原子。換句話說(shuō)，兩個(gè)氫原子已經(jīng)開(kāi)始一個(gè)氦原子。在此過(guò)程中釋放的能量是導(dǎo)致太陽(yáng)（或任何其他恒星）燃燒的原因。
燃燒氫氣需要近1000萬(wàn)年的時(shí)間，然后升溫，氦氣開(kāi)始熔化。星狀核合成繼續(xù)產(chǎn)生越來(lái)越重的元素，直到你最終得到鐵。
創(chuàng)建較重的元素
燃燒氦氣以產(chǎn)生較重的元素然后持續(xù)約100萬(wàn)年。很大程度上，它通過(guò)三重α過(guò)程融合成碳，其中三個(gè)氦-4核（α粒子）被轉(zhuǎn)化。然后阿爾法過(guò)程將氦與碳結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生更重的元素，但只有那些具有偶數(shù)質(zhì)子的元素。組合按以下順序進(jìn)行：
- 碳加氦產(chǎn)生氧氣。
- 氧加氦產(chǎn)生氖。
- 氖加氦產(chǎn)生鎂。
- 鎂加氦產(chǎn)生硅。
- 硅加氦氣產(chǎn)生硫。
- 硫加氦氣產(chǎn)生氬氣。
- 氬加氦氣產(chǎn)生鈣。
- 鈣加氦氣產(chǎn)生鈣鈦。
- 鈦加氦生產(chǎn)鉻。
- 鉻加氦生產(chǎn)鐵。
其他融合途徑產(chǎn)生具有奇數(shù)個(gè)質(zhì)子的元素。鐵具有如此緊密結(jié)合的核，一旦達(dá)到該點(diǎn)，就沒(méi)有進(jìn)一步的融合。沒(méi)有聚變熱，恒星塌陷并在沖擊波中爆炸。
物理學(xué)家勞倫斯克勞斯指出，碳燃燒成氧氣需要10萬(wàn)年，1萬(wàn)多年來(lái)氧氣燃燒成硅，一天硅燃燒成鐵，預(yù)示著恒星的崩潰。
電視系列中的天文學(xué)家Carl Sagan"Cosmos"注意到，"我們是由恒星制成的。"克勞斯同意說(shuō)"身體中的每個(gè)原子都曾經(jīng)在一顆爆炸的恒星內(nèi)…左手的原子可能來(lái)自與右手不同的恒星，因?yàn)?億顆恒星已經(jīng)爆炸組成了原子你的身體。"
