碳聚變

一种在质量较重的恒星耗尽了核心内较轻的元素之后发生的核聚变反应



碳聚變過程是一種核融合反應,發生在質量較重的恆星(誕生時至少4 MSun以上)耗盡了核心內較輕的元素之後。它需要高溫(6×108 K)和高密度(大約2×108 kg/m3),主要過程是:

12C + 12C 20Ne + 4He + 4.617 MeV
23Na + 1H + 2.241 MeV
23Mg + n - 2.599 MeV

另一類為:

12C + 12C 24Mg + γ
16O + 24He (吸熱的)

在氦的聚變停止後,碳聚變開始。當氦聚變時,恆星建立起一個富含碳和氧的惰性核心,一旦氦的密度降低至無法繼續聚變的水平時,核心便會因為重力而塌縮。體積的縮小造成核心的溫度和壓力上昇至碳聚變的臨界溫度,這也會使圍繞著核心周圍的溫度上昇,使氦在鄰接核心的殼層內繼續聚變。於是恆星的體積增加,膨脹成為紅超巨星。

當碳聚變時,產物(氧、氖、鎂)堆積成新的惰性核。在一段時間之後(或許~一千年)碳的相對豐度將會降低至不能持續的程度,於是核心溫度開始下降並再次收縮。收縮會加熱核心使得氖開始聚變反應(參見氖融合)。圍繞著核心的碳殼層也會繼續聚變,而在更外面還有氦殼層和氫殼層在聚變。

在這個階段點上,質量在4-8倍太陽質量的恆星,變得不穩定並以巨大的恆星風將外面的殼層拋出,留下的就是以氧-氖-鎂核心的白矮星

質量更大的恆星將繼續氖融合,但是從此刻起的演變是很快的,外殼通常來不及反應出變化。