נוקלאוזינתזה מהממת היא התהליך שבאמצעותו נוצרים אלמנטים בתוך כוכבים על ידי שילוב של פרוטונים ו נויטרונים יחד מגרעיני היסודות הקלים יותר. כל האטומים ביקום התחילו כמימן. איחוי בתוך כוכבים הופך מימן להליום, חום וקרינה. אלמנטים כבדים יותר נוצרים בסוגים שונים של כוכבים כאשר הם מתים או מתפוצצים.
היסטוריה של התיאוריה
הרעיון שכוכבים ממזגים יחד אטומי אלמנטים קלים הוצע לראשונה בשנות העשרים של המאה הקודמת, על ידי התומך החזק של איינשטיין ארתור אדינגטון. עם זאת, הקרדיט האמיתי לפיתוחו לתיאוריה קוהרנטית ניתן ליצירתו של פרד הויל בעקבות מלחמת העולם השנייה. התיאוריה של הויל הכילה כמה הבדלים משמעותיים מהתיאוריה הנוכחית, והבולטת ביותר שהוא לא האמין בתורה תאוריית המפץ הגדול אלא שבמקום זה נוצר כל הזמן מימן בתוך היקום שלנו. (תיאוריה אלטרנטיבית זו נקראה א תיאוריה של מצב יציב ונפלו לטובה כאשר זוהתה קרינת הרקע הקוסמית הקוסמית.)
הסוג האטום הפשוט ביותר ביקום הוא אטום מימן, המכיל פרוטון בודד בגרעין (יתכן וכמה נייטרונים מסתובבים גם הם) עם אלקטרונים המעגלים את הגרעין הזה. כעת מאמינים כי פרוטונים אלה נוצרו כאשר האנרגיה הגבוהה להפליא
פלזמה קווארק גלון מהיקום המוקדם מאוד איבד מספיק אנרגיה קווארקים התחילו להתקשרות יחד ליצירת פרוטונים (ואחרים Hadron, כמו נויטרונים). מימן נוצר די באופן מיידי ואפילו הליום (עם גרעינים המכילים 2 פרוטונים) נוצר בסדר קצר יחסית (חלק מתהליך המכונה נוקלאוזינתזה של המפץ הגדול).ככל שמימן והליום זה התחיל להיווצר ביקום המוקדם, היו כמה אזורים שבהם הוא היה צפוף יותר מאשר באחרים. כוח הכבידה השתלט ובסופו של דבר האטומים הללו נאספו זה לזה לגז ענני מסיבי במרחבי החלל. ברגע שהעננים הללו הפכו גדולים מספיק, הם נמשכו זה לזה על ידי כוח הכבידה בכוח מספיק בכדי לגרום למעשה לגרעינים האטומיים להתמזג, בתהליך שנקרא היתוך גרעיני. התוצאה של תהליך היתוך זה היא ששני האטומים החד-פרוטונים יצרו כעת אטום יחיד עם שני פרוטונים. במילים אחרות, שני אטומי מימן החלו אטום הליום אחד. האנרגיה המשתחררת בתהליך זה היא הגורמת לשמש (או כל כוכב אחר, לצורך העניין) לשרוף.
לוקח כמעט 10 מיליון שנים לשרוף את המימן ואז הדברים מתחממים וההליום מתחיל להתמזג. נוקלאוזינתזה מהממת ממשיכה ליצור יסודות כבדים וכבדים יותר עד שתגמרו עם ברזל.
יצירת האלמנטים הכבדים יותר
שריפת הליום לייצור יסודות כבדים נמשכת אז כמיליון שנים. באופן כללי, הוא ממוזג לפחמן באמצעות תהליך משולש אלפא בו הופכים שלושה גרעיני הליום -4 (חלקיקי אלפא). תהליך האלפא משלב אז הליום עם פחמן כדי לייצר יסודות כבדים יותר, אך רק אלה עם מספר שווה של פרוטונים. השילובים הולכים בסדר הזה:
- פחמן פלוס הליום מייצר חמצן.
- חמצן בתוספת הליום מייצר ניאון.
- ניאון פלוס הליום מייצר מגנזיום.
- מגנזיום פלוס הליום מייצר סיליקון.
- סיליקון פלוס הליום מייצר גופרית.
- גופרית פלוס הליום מייצרת ארגון.
- ארגון פלוס הליום מייצר סידן.
- סידן פלוס הליום מייצר טיטניום.
- טיטניום פלוס הליום מייצר כרום.
- כרום פלוס הליום מייצר ברזל.
מסלולי היתוך אחרים יוצרים את האלמנטים עם מספרים מוזרים של פרוטונים. לברזל גרעין כה כבול עד כי אין היתוך נוסף ברגע שמגיעה לנקודה זו. ללא חום האיחוי, הכוכב קורס ומתפוצץ בגל הלם.
הפיזיקאי לורנס קראוס מציין כי לוקח 100,000 שנה עד שהפחמן יישרף לחמצן, 10,000 שנים החמצן לשרוף בסיליקון, ויום אחד שהסיליקון יישרף בברזל ומבשר את התמוטטותה של כוכב.
האסטרונום קרל סייגן בסדרת הטלוויזיה "קוסמוס" ציין, "אנחנו עשויים מחומר כוכבים." קראוס הסכים וקבע כי "כל אטום בגופך היה פעם בתוך כוכב שהתפוצץ... האטומים ביד שמאל ככל הנראה הגיעו מכוכב אחר מאשר ביד ימין, מכיוון ש -200 מיליון כוכבים התפוצצו כדי להמציא את האטומים בגופכם. "