Горение C и O на поздних стадиях эволюции

Горение углерода и кислорода происходит в звездах, когда весь водород и гелий уже выгорели, и температура приближается к миллиарду градусов.

Считается. что основными каналами горения будут реакции 2¹²C®²⁴Mg, ¹²C+¹⁶O®²⁸Si, 2¹⁶O®³²S С возможным дальнейшим горением кремния, о котором, однако, мало что известно. Однако слияние C+O, видимо, имеет маленькое значение из-за того, что кулоновкий барьер этой реакции существенно выше барьера C+C-реакции, что ведет к практически полному исчезновению углерода к моменту, когда для CO-реакции возникнут подходящие условия.

Наиболее изучена реакция соединения ядер углерода, которую мы и рассмотрим более подробно. Реакция такого типа может происходить по нескольким каналам, которые подразделяются на двух- и трехчастичные (по количеству образующихся частиц), на гамма, протонный и альфа- каналы, по образующимся "остаткам" реакции. Список возможных реакций представлен в таблице

Однако реальное значение имеют только два из них - протонный и альфа двухчастичные каналы. Образование нейтронов требует очень большой энергии частиц, а электромагнитный (гамма) и трехчастичный каналы имеют слишком маленькие вероятности.

Однако образованием натрия и неона дело не заканчивается, поскольку в процессе этих реакций появляются протоны и альфа частицы. Это ведет к возможности использования этих "новообразовавшихся" частиц достаточно быстро вступить в реакцию с новыми (и старыми) ядрами, образуя весьма сложный узел, в конечном итоге ведущий к образованию ²⁸Si и ¹⁶O.

На рисунке, после условного обозначения слияния двух ядер углерода, показаны два основных первичных канала протекания реакций с образованием неона и натрия. "Побочный продукт", в виде альфа-частиц (на рисунке вверху) и протонов (накапливаются внизу рисунка), дает возможность для протекания (весьма быстрого) реакций, ведущих к образованию магния и кремния. Конечно, реальные концентрации промежуточных и конечных компонент зависят от количества образовавшихся протонов и альфа-частиц, и весьма сложны для оценки.

Что касается горения кислорода, то возможные каналы изучены еще меньше. Общий список представлен в таблице 2.

Доли наиболее существенных трех двучастичных каналов представлены в последней колонке. В дальнейшем могут происходить реакции типа ³¹S®³¹P+e⁺+n_e, ³¹P(p,a)²⁸Si(a,g)³²S и так далее. Как результат, образуются ²⁸Si, ³⁰Si, ³⁴S, и, в зависимости от температуры и плотности, ⁴²Ca и ⁴⁶Ti.

Горение кремния и образование элементов до железного пика

Горение тяжелых ядер за пределами кислорода вряд ли может происходить при непосредственном слиянии тяжелых ядер. Скорее всего их преобразования происходят с захватами протонов и альфа-частиц, полученных в расмотренных ранее реакциях. Ниже на рисунке преведена цепочка альфа-захватов собразованием ядер вплоть до железа и никеля.