Có một ngôi sao hợp nhất helium với beryllium trên chuỗi chính?

Khi một ngôi sao đã kết hợp tất cả hydro của nó thành helium, sau đó nó sẽ bắt đầu nung chảy helium thành berili và cứ thế tiếp tục cho đến khi sắt.

Khi ngôi sao hợp nhất với berili, ngôi sao vẫn ở trong pha chính và tại thời điểm đó nó sẽ bắt đầu phát triển thành pha khổng lồ đỏ, hay không có quy tắc nào được đưa ra khi nào nó sẽ bắt đầu phát triển?

Điều gì xác định trình tự chính?

Các sao trình tự chính được đặc trưng bởi phản ứng tổng hợp hydro trong lõi của chúng, thông qua chuỗi proton-proton (đối với các sao có khối lượng thấp hơn) hoặc chu kỳ CNO (đối với các sao lớn hơn khoảng 1,5 lần khối lượng Mặt trời). Bên ngoài lõi, không có sự hợp nhất đáng kể diễn ra; các lớp bên ngoài có liên quan đến vận chuyển năng lượng bức xạ hoặc đối lưu, nhưng không tạo ra năng lượng. Nói chung, nếu phản ứng tổng hợp hydro xảy ra trong lõi, chúng ta nói rằng một ngôi sao vẫn nằm trong chuỗi chính.

Điều này thay đổi trong các ngôi sao phát triển ra khỏi chuỗi chính. Một số người khổng lồ đỏ có khối lượng thấp có thể hợp nhất hydro với helium thông qua chu trình CNO trong một lớp bên ngoài lõi helium phần lớn không phản ứng; điều này được gọi là đốt vỏ . Trong các ngôi sao lớn hơn, các nguyên tố nặng hơn (ví dụ helium, carbon, v.v.) được hợp nhất bên trong lõi và quá trình đốt vỏ tiếp tục ở các lớp bên ngoài. Ví dụ, trong một ngôi sao có khối lượng khá cao, nằm trong giai đoạn sau chuỗi chính của cuộc đời, bạn có thể thấy oxy, neon, carbon, helium và hydro được hợp nhất trong các lớp kế tiếp xa hơn và xa hơn từ lõi.

Một quan niệm sai lầm phổ biến là một ngôi sao sử dụng hết hydro của nó trước khi rời khỏi chuỗi chính; Đây không phải là sự thật. Nó chỉ đơn thuần sử dụng phần lớn hydro trong lõi của nó; vẫn còn rất nhiều ở các lớp bên ngoài, đó là những gì làm cho phản ứng tổng hợp vỏ có thể.

Tiến hóa trình tự sau chính

Chúng ta hãy xem xét các ngôi sao của khoảng một khối lượng mặt trời. Khi phản ứng tổng hợp hydro dừng lại trong lõi (hiện đang thoái hóa), nguồn áp lực giữ ngôi sao ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh biến mất. Đốt cháy hydro bắt đầu trong một lớp vỏ xung quanh lõi. Sau một thời gian, lõi bắt đầu co lại, lớp vỏ bên ngoài mở rộng và ngôi sao được cho là nằm trên nhánh khổng lồ đỏ. Cuối cùng, nhiệt độ tăng đến điểm có thể xảy ra quá trình triple-alpha và xảy ra chớp helium, đánh dấu sự bắt đầu của nhánh ngang và phản ứng tổng hợp helium thông qua quá trình triple-alpha. Đốt cháy vỏ hydro tiếp tục.

Như bạn sẽ chú ý - và như những người khác đã nói - các ngôi sao không hợp nhất helium với beryllium ở bất kỳ mức độ đáng kể nào trong bất kỳ phần nào của quá trình này, hoặc nói chung tiến hóa trình tự sau chính. Đó là phản ứng nhiệt; quá trình ba-alpha là tỏa nhiệt.

Có một ngôi sao hợp nhất helium với beryllium trên chuỗi chính?

$10^{-16}$

Điều này làm tăng đáng kể xác suất của hạt nhân helium-4 thứ ba kết hợp với hạt nhân beryllium-8 tồn tại trong thời gian ngắn để tạo thành carbon-12. Đây là ổn định. Do đó, giai đoạn tiếp theo sau khi đốt cháy hydro là đốt ba helium ( quá trình ba alpha ), về cơ bản bỏ qua berili trừ khi là chất trung gian.

Khi ngôi sao hợp nhất với berili, ngôi sao vẫn ở trong pha chính và tại thời điểm đó nó sẽ bắt đầu phát triển thành pha khổng lồ đỏ, hay không có quy tắc nào được đưa ra khi nào nó sẽ bắt đầu phát triển?

Một ngôi sao rời khỏi chuỗi chính trước khi nó bắt đầu nung chảy helium. Nó rời khỏi chuỗi chính khi ngôi sao không còn có thể duy trì phản ứng tổng hợp hydro trong lõi. Điều này xảy ra khi lõi trở thành vô hiệu của hydro. Tại thời điểm này, helium bị bỏ lại bởi phản ứng tổng hợp hydro thực chất là tro. Phản ứng tổng hợp hydro diễn ra ở rìa của lõi (đốt vỏ), nhưng lõi bị thiếu hydro ở thời điểm này quá lạnh để kết hợp helium với carbon (không phải là beryllium). Vì vậy, nó sụp đổ, và dần dần trở nên nóng hơn.

Ngôi sao bắt đầu hợp nhất helium với carbon (và cả oxy) nếu khối lượng của ngôi sao theo trình tự chính đủ lớn. Tại thời điểm này, người khổng lồ đỏ sụp đổ và hành xử gần giống như một ngôi sao theo trình tự chính với cuộc sống thứ hai. Tuy nhiên, cuộc sống thứ hai đó không kéo dài rất lâu.