آموزش نجوم و اخترفيزيك مقدماتي

شكل‌گيري غول‌هاي سرخ
وقتي هسته‌ي يك ستاره از سوخت هيدروژن تهي شود، چه اتفاقي مي‌افتد؟
به‌طور واضح، هسته داراي هسته‌هاي هليوم با جرم اتمي 4 فراواني مي‌شود، اما آنها نمي‌توانند در دما و فشار كمي كه هسته‌هاي هيدروژن جوش مي‌خورند، هم‌جوشي داشته باشند. بنابراين نيروهاي فشار به طرف بيرون كم مي‌شود و هسته منقبض خواهد شد.
طبق قضيه‌ي ويريال كه بحث آن خارج از اين مبحث است، 50 درصد انرژي پتانسيل آزاد شده فرار مي‌كند، اما 50 درصد ديگر، انرژي جنبشي را زياد مي‌كند و بنابراين دما نيز بالا مي‌رود. سوختن هيدروژن در پوسته‌هاي اطراف هسته شروع مي‌شود، اما به محض اينكه دماي هسته به 2 ضرب‌در 10 به توان 8 كلوين نزديك مي‌شود، هم‌جوشي هليوم شروع خواهد شد. اين فرآيند حتي انرژي بيشتري را توليد مي‌كند كه سبب مي‌شود لايه‌هاي بيروني‌تر ستاره را به خارج براند. چنين ستاره‌اي را كه از خارج ديده مي‌شود، بسيار بزرگ و سرد به‌ نظر مي‌رسد. يعني يك غول سرخ.

فرآيندهايي كه هليوم را جوش مي‌دهد از اين قرار است:
توجه شود علامت‌هاي مساوي، به صورت واكنش‌هاي دوطرفه است. و اعداد كنار اتم‌ها بيانگر عدد جرمي اتم است.

He4 + He4 = Be8

اين فرآيند توليد برليوم، تقريباً 100 درصد برگشت‌پذير است زيرا هسته‌ي برليوم 8 بسيار ناپايدار مي‌باشد و در 10 به توان منفي 16 ثانيه تلاشي مي‌كند. زيرا از دو هسته‌ي هليوم جرم بيشتري دارد. به‌ هر صورت، گاهگاهي هسته‌ي برليوم با يك هسته‌ي هليوم هم‌جوشي مي‌كند تا يك حالت تحريك‌ شده‌ي كربن 12 شكل بگيرد. علامت ستاره بيانگر حالت ناپايدار اتم مي‌باشد.

He4 + Be8 = C12*

مجدداً تقريباً تمام هسته‌هاي كربن توليدي توسط اين فرآيند به دو هسته‌اي كه آن را شكل داده است، تلاشي مي‌كنند. به هر حال، در حدود 0/2‌ درصد تلاشي به هسته‌ي كربن پايدار تبديل مي‌شود.
حال فرآيند هم‌جوشي به سطح فعاليت جديد و مهمي رسيده است. از سد برليوم كه نتيجه منطقي هم‌جوشي صورت‌ گرفته دو ذره‌ي هسته‌ي آلفا (هليوم 4) مي‌باشد، عبور شده است و فرآيند سه‌ آلفا كربن را خلق كرده است.بعد از آن، راه براي هم‌جوشي هسته‌هاي جديد با جذب ذرات آلفا مي‌تواند نسبتاً با سرعت توسط اندركنش‌هاي بسياري هموار شود. و ذرات ديگري همچون اكسيژن، نئون، سديم، منيزيوم، سيليسيوم و … تشكيل گردد.
ستارگان در چنين مرحله‌ي پيشرفته‌اي از تحول، شكل ساختماني پياز مانند با پوسته‌هاي متفاوت هم‌مركز از تركيبات شيميايي مختلف را دارا مي‌باشند.