Co to jest nukleosynteza?
Nukleosynteza (nucleosynthesis, synteza pierwiastków) to ogólny termin opisujący procesy powstawania jąder atomowych przez reakcje jądrowe – łączenie lżejszych jąder w cięższe (fuzja) lub rozpad jąder ciężkich (fragmentacja). Teoria nukleosyntezy tłumaczy obserwowaną obfitość pierwiastków we Wszechświecie i jest jednym z fundamentów astrofizyki. Pionierzy teorii: Fred Hoyle, William Fowler, Margaret Burbidge, Geoffrey Burbidge (praca B2FH, 1957).
Rodzaje nukleosyntezy: nuklosynteza pierwotna (Big Bang nucleosynthesis, BBN) – pierwsze 3 minuty po Wielkim Wybuchu, temperatura 10^9 K, powstaje 75% H, 25% He-4, śladowe ilości D, He-3, Li-7 – obliczone proporcje idealnie zgadzają się z obserwacjami (sukces kosmologii standardowej); hydrosynteza gwiazdowa – reakcje pp i CNO w gwiazdach ciagu glównego syntetyzują hel z wodoru (Słońce spala ok. 600 mln ton wodoru na sekundę); nuklosynteza helowa (triple-alpha, 3alfa) – w jądre olbrzymów trzy jądra He-4 łączą się w węgiel-12, wyzwalając dalszą syntezę tlenu, neonu, magnezu; burning stagesy masywnych gwiazd – sekwencja spalania C, Ne, O, Si kończąca sie na żelazie-56 (szczytowe wiązanie jądrowe, dalsze spalanie jest energochłonne); procesy s (slow neutron capture) – powolne wychwytywanie neutronów w gwiazdach AGB, synteza baru, cezu, strontu, cyrkonu; procesy r (rapid neutron capture) – szybkie wychwytywanie neutronów w wybuchach supernowych lub zderzeniach gwiazd neutronowych, synteza europo, złota, platyny, uranu.
Zderzenie dwóch gwiazd neutronowych GW170817 (2017) – obserwowane jednoczesnie przez detektory fal grawitacyjnych (LIGO/Virgo) i teleskopy elektromagnetyczne – po raz pierwszy bezpośrednio potwierdziło synteze ciężkich pierwiastków (lantanowce, zloto, platyna) w kilonowej (r-process). Kosmiczny cykl nukleosyntezy: gwiazdy syntetyzują pierwiastki, wyrzucają je przez wiatry i supernowe do ISM, z ktorego tworzą się nowe gwiazdy i planety – Ziemia i nasze ciała zbudowane sa z pierwiastków wykutych w dawno martwych gwiazdach.