Виробництво елементів під час вибухів наднової - це те, що ми сприймаємо як належне сьогодні. Але саме там, де і коли відбувається цей нуклеосинтез, досі незрозуміло - і спроби комп'ютерної моделі сценарію колапсу ядра все ще підштовхують поточну обчислювальну потужність до своїх меж.
Зоряне злиття в головних зірках послідовності може створювати деякі елементи до, зокрема, заліза. Подальше виробництво важчих елементів також може відбуватися за допомогою деяких насіннєвих елементів, що захоплюють нейтрони для утворення ізотопів. Потім захоплені нейтрони можуть зазнати бета-розпаду, залишаючи після себе один або більше протонів, що по суті означає, що у вас є новий елемент з більшим атомним числом (де атомне число - це кількість протонів у ядрі).
Цей 'повільний' процес або процес побудови важчих елементів із, скажімо, заліза (26 протонів) відбувається найчастіше у червоних гігантів (виготовлення елементів, таких як мідь з 29 протонами і навіть талій з 81 протоном).
Але є також швидкий або r-процес, який відбувається за лічені секунди в супернових колапсів ядра (будучи надновими типами 1b, 1c і 2). Замість того, щоб стійку, ступінчасту будівлю протягом тисячі років, що спостерігається в процесі s - насіннєві елементи під час вибуху наднової мають кілька нейтронів, забитих до них, в той же час піддаючись розпадаються гамма-променів. Ця комбінація сил може створювати широкий спектр легких і важких елементів, зокрема дуже важких елементів від свинцю (82 протони) до плутонію (94 протони), який не може бути вироблений s-процесом.
До вибуху наднової реакції синтезу в масивній зірці прогресивно протікали спочатку водень, потім гелій, вуглець, неон, кисень і нарешті кремній - з цього моменту розвивається залізне ядро, яке не може зазнати подальшого синтезу. Як тільки це залізне ядро зростає до 1,4 сонячних мас (межа Чандрасехара), воно руйнується всередину майже на чверть швидкості світла, коли самі ядра заліза руйнуються.
Решта зірки згортається всередину, щоб заповнити створений простір, але внутрішнє ядро «відскакує» назад, оскільки тепло, отримане при первинному колапсі, змушує «кипіти». Це створює ударну хвилю - трохи схожу на громовідвід, помножений на багато порядків, що є початком вибуху наднової. Ударна хвиля видуває навколишні шари зірки - хоча, як тільки цей матеріал розширюється назовні, він також починає охолоджуватися. Отже, незрозуміло, чи відбувається в цей момент нуклеосинтез r-процесу.
Але зруйнований залізний сердечник ще не закінчений. Енергія, що утворюється при стисненні всередину ядра, розпадає багато ядер заліза на ядра гелію та нейтрони. Крім того, електрони починають комбінуватися з протонами, утворюючи нейтрони, так що ядро зірки після цього початкового відскоку переходить у новий основний стан стиснених нейтронів - фактично протонейтронну зірку. Він здатний «осісти» завдяки викиду величезного сплеску нейтрино, який відводить тепло від ядра.
Саме цей вибух нейтрино вибухнув решту вибуху. Він наздоганяє і врізається у вже вибухнуту викид зовнішніх шарів зірки-попередника, повторно нагріваючи цей матеріал і додаючи йому імпульсу. Дослідники (нижче) запропонували, що саме ця подія удару від вітру нейтрино ("зворотний удар") є місцем r-процесу.
Вважається, що процес r-операції, ймовірно, закінчиться за пару секунд, але це може зайняти ще годину і більше, перш ніж надзвуковий фронт вибуху прорветься по поверхні зірки, подаючи кілька нових внесків до періодичної таблиці.
Подальше читання: Арконес А. та Янка Х. Умови, пов'язані з нуклеосинтезом, у відтоках наднової, обумовленої нейтрино. II. Зворотний удар в двовимірному моделюванні.
І, з історичного контексту, семінарний документ на цю тему (також відомий як B2FH paper) Е. М. Бербідж, Г. Р. Бербідж, У. А. Фаулер і Ф. Хойл. (1957). Синтез стихій у зірках. Rev Mod Phy 29 (4): 547. (До цього майже всі думали, що всі елементи формуються у Великому вибуху - ну всі, крім Фреда Хойла, все одно).
