THƯỜNG
Có nhiều phản ứng tổng hợp hạt nhân khác nhau diễn ra ở bên trong lõi của các sao, chúng phụ thuộc vào khối lượng và thành phần của ngôi sao, gọi chung là phản ứng tổng hợp hạt nhân sao (xem Hình 2.1). Khối lượng tổng cộng của các hạt nhân nguyên tử sau phản ứng tổng hợp nhỏ hơn tổng khối lượng của các hạt tham gia phản ứng. Khối lượng bị mất này được giải phóng dưới dạng năng lượng nhiệt và năng lượng điện từ, tuân theo hệ thức Einstein giữa khối lượng – năng lượng E = mc2.
Hình 2.1: Biểu đồ mặt cắt cấu trúc bên trong của một ngôi sao. Các phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra ở lõi màu trắng trong hình vẽ (nguồn [44]).
Quá trình tổng hợp hydrogen là một quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ, chỉ cần nhiệt độ trung bình trong lõi tăng sẽ làm cho tốc độ phản ứng tổng hợp tăng lên rất lớn. Vì vậy nhiệt độ trong lõi của các sao ở dãy chính thay đổi từ 4 triệu K đối Lõi: Nơi xảy ra các phản ứng hạt nhân
Khu vực bức xạ Khu vực đối lưu Tai lửa
với các sao lớp M đến 40 triệu K đối với các sao lớp O. Ở trong lõi các sao có khối lượng lớn hơn 0,075 M, các hạt nhân hydrogen sẽ tổng hợp với nhau để tạo ra helium trong chuỗi phản ứng proton-proton (PP). Trong chuỗi này sẽ có 3 nhánh: PP1, PP2, PP3 (trong đó nhánh PP1 chiếm 90%). Các nhánh của chuỗi PP còn dẫn đến hệ quả là phá hủy các hạt nhân nhẹ như deuterium, lithium, beri… Sự có mặt của các hạt nhân nhẹ này tại bề mặt của các ngôi sao sẽ giúp chúng ta biết được
nhiệt độ bên trong chúng khoảng bao nhiêu. Chuỗi PP được minh họa ở Hình 2.2. 1 1 2 H +H →H +e++ν 2 1 3 H +H →He +γ 3 3 4 1 2 He +He →He + H 3 4 7 He +He →Be +γ ( PP1 ) 7 7 Be +e−→Li +ν 7 1 8 Be +H →B +γ 7 1 4 4 Li +H →He +He 8 8 B →Be +e++ν (PP2) 8 4 4 Be →He +He ( PP3) Hình 2.2: Chuỗi phản ứng proton-proton (PP)
Ngoài ra, trong những ngôi sao có khối lượng lớn hơn 0,075 M, helium được tạo ra trong một chu trình phản ứng có cacbon tham gia làm chất xúc tác – chu trình cacbon-nitrogen-oxygen. Những nguyên tố nặng hơn cũng có thể bị đốt cháy trong lõi đang co lại thông qua quá trình đốt cháy neon và quá trình đốt cháy oxygen. Giai đoạn cuối cùng trong quá trình tổng hợp hạt nhân sao là quá trình đốt cháy silic, sản phẩm tạo ra là đồng vị bền sắt-56. Phản ứng tổng hợp không thể tiếp tục diễn ra với sắt nữa ngoại trừ quá trình thu nhiệt, và năng lượng chỉ có thể được sản sinh ra nhờ sự suy sụp hấp dẫn.