Nukleosintesis Stellar adalah proses di mana unsur-unsur dibuat di dalam bintang-bintang dengan menggabungkannya proton dan neutron bersama-sama dari inti elemen yang lebih ringan. Semua atom di alam semesta dimulai sebagai hidrogen. Fusi di dalam bintang mengubah hidrogen menjadi helium, panas, dan radiasi. Elemen yang lebih berat dibuat dalam berbagai jenis bintang saat mereka mati atau meledak.
Sejarah Teori
Gagasan bahwa bintang-bintang bergabung bersama atom unsur cahaya pertama kali diusulkan pada 1920-an, oleh pendukung kuat Einstein, Arthur Eddington. Namun, penghargaan nyata untuk mengembangkannya menjadi teori yang koheren diberikan kepada karya Fred Hoyle setelah Perang Dunia II. Teori Hoyle mengandung beberapa perbedaan signifikan dari teori saat ini, terutama bahwa ia tidak percaya pada teori tersebut teori Big Bang tetapi sebaliknya hidrogen terus diciptakan di dalam alam semesta kita. (Teori alternatif ini disebut a teori kondisi mapan dan tidak disukai ketika radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik terdeteksi.)
Jenis atom yang paling sederhana di alam semesta adalah atom hidrogen, yang mengandung satu proton dalam nukleus (mungkin juga dengan beberapa netron yang nongkrong) dengan elektron yang mengelilingi nukleus itu. Proton ini sekarang diyakini telah terbentuk ketika energinya sangat tinggi plasma quark-gluon dari alam semesta yang sangat awal kehilangan cukup energi itu quark mulai ikatan bersama untuk membentuk proton (dan lainnya hadron, seperti neutron). Hidrogen terbentuk cukup banyak secara instan dan bahkan helium (dengan nukleus yang mengandung 2 proton) terbentuk dalam waktu yang relatif singkat (bagian dari proses yang disebut sebagai nukleosintesis Big Bang).
Ketika hidrogen dan helium ini mulai terbentuk di alam semesta awal, ada beberapa daerah yang lebih padat daripada yang lain. Gravitasi mengambil alih dan akhirnya atom-atom ini ditarik bersama menjadi gas awan besar di luasnya ruang. Setelah awan-awan ini menjadi cukup besar, mereka ditarik bersama oleh gravitasi dengan kekuatan yang cukup untuk benar-benar menyebabkan inti atom melebur, dalam proses yang disebut fusi nuklir. Hasil dari proses fusi ini adalah bahwa dua atom satu-proton sekarang telah membentuk atom dua-proton tunggal. Dengan kata lain, dua atom hidrogen telah memulai satu atom helium tunggal. Energi yang dilepaskan selama proses ini adalah apa yang menyebabkan matahari (atau bintang lain, dalam hal ini) terbakar.
Dibutuhkan hampir 10 juta tahun untuk membakar hidrogen dan kemudian hal-hal memanas dan helium mulai menyatu. Nukleosintesis Stellar terus menciptakan unsur yang lebih berat dan lebih berat sampai Anda berakhir dengan zat besi.
Menciptakan Elemen yang Lebih Berat
Pembakaran helium untuk menghasilkan unsur yang lebih berat kemudian berlanjut selama sekitar 1 juta tahun. Sebagian besar, ia menyatu menjadi karbon melalui proses triple-alpha di mana tiga inti helium-4 (partikel alpha) ditransformasikan. Proses alpha kemudian menggabungkan helium dengan karbon untuk menghasilkan elemen yang lebih berat, tetapi hanya mereka yang memiliki jumlah proton yang genap. Kombinasi dimasukkan dalam urutan ini:
- Karbon plus helium menghasilkan oksigen.
- Oksigen plus helium menghasilkan neon.
- Neon plus helium menghasilkan magnesium.
- Magnesium plus helium menghasilkan silikon.
- Silikon ditambah helium menghasilkan belerang.
- Belerang ditambah helium menghasilkan argon.
- Argon plus helium menghasilkan kalsium.
- Kalsium plus helium menghasilkan titanium.
- Titanium plus helium menghasilkan kromium.
- Chromium plus helium menghasilkan zat besi.
Jalur fusi lainnya membuat elemen dengan jumlah ganjil proton. Besi memiliki nukleus yang terikat erat sehingga tidak ada fusi lebih lanjut setelah titik tersebut tercapai. Tanpa panas fusi, bintang itu runtuh dan meledak dalam gelombang kejut.
Fisikawan Lawrence Krauss mencatat bahwa dibutuhkan 100.000 tahun untuk karbon untuk terbakar menjadi oksigen, 10.000 tahun untuk oksigen untuk terbakar menjadi silikon, dan suatu hari agar silikon terbakar menjadi besi dan menyatakan keruntuhannya bintang.
Astronom Carl Sagan dalam serial TV "Cosmos" mencatat, "Kami terbuat dari bahan bintang." Krauss setuju, menyatakan bahwa "setiap atom di tubuh Anda pernah berada di dalam bintang yang meledak... Atom-atom di tangan kiri Anda mungkin berasal dari bintang yang berbeda dari di tangan kanan Anda, karena 200 juta bintang telah meledak untuk membentuk atom-atom di tubuh Anda. "