Кіріспе
Оттегімен жанудың химиялық мәні Ядролық синтез реакцияларының жиынтығы. Оттегімен жану процесі – өз ядроларындағы жеңіл элементтерді толық пайдаланған массивті жұлдыздарда жүретін ядролық синтез реакцияларының жиынтығы. Оттегімен жағу процесінен бұрын неонды жағу процесі, ал одан кейін кремнийді жағу процесі жүзеге асады. Неонды жағу процесі аяқталғанда, жұлдыздың өзегі жиырылып, оттегі жағу температурасына жеткенше қызып тұрады. Оттегіні жағу реакциялары көміртекті жағу реакцияларына ұқсас, бірақ оттегінің үлкен Кулон тосқауылына байланысты олар жоғары температура мен тығыздық жағдайында өтуі керек.
Set of nuclear fusion reactions
The oxygen burning process is a set of nuclear fusion reactions that take place in massive stars that have used up the lighter elements in their cores. Oxygen burning is preceded by the neon burning process and succeeded by the silicon burning process. As the neon burning process ends, the core of the star contracts and heats until it reaches the ignition temperature for oxygen burning. Oxygen burning reactions are similar to those of carbon burning; however, they must occur at higher temperatures and densities due to the larger Coulomb barrier of oxygen.
Оттегі алдындағы жану
16O неоннан жеңіл болса да, неонның жануы оттегінің жануынан бұрын жүзеге асады, себебі 16O екі рет «магиялық» ядро болып табылады, демек өте тұрақты. Оттегіге қарағанда неон әлдеқайда тұрақсыз. Осының салдарынан неонды жағу 16O + 16O жағудан төмен температурада өтеді. Неон жану кезінде жұлдыздың өзегінде оттегі мен магний жиналады. Оттегінің жануы басталғанда, гелийді жағу процесі (4He(2α,γ)12C(α,γ)16O), көміртегінің жағу процесі (12C(12C,α)20Ne, 12C(α,γ)16O) және неонның жағу процесі (20Ne(γ,α)16O) арқасында жұлдыз ядросында оттегінің мол мөлшері болады. 12C(α,γ)16O реакциясы оттегінің жану кезінде реакция жылдамдықтарына маңызды әсер етеді, себебі ол көп мөлшерде 16O-ны өндіреді.
Конвективті шектелген жалын және орталықтан тыс оттегімен тұтану
Күн массасы 10,3-тен асатын жұлдыздардың ядросында оттегі тұтанады немесе мүлдем тұтанбайды. Сол сияқты, 9 күн массасынан кем жұлдыздарда (қосымша массаның жиналмауы жағдайында) оттегі ядрода тұтанады немесе мүлдем тұтанбайды. Дегенмен, 9–10,3 күн массасы аралығында оттегі ядродан тыс тұтанады. Осы массалық диапазондағы жұлдыздарда неонның жануы жұлдыздың өзегінде емес, конвекциялық қабықта жүзеге асады. Мысалы, 9,5 күн массасы бар жұлдызда неонның жану процесі ядродан шамамен 0,252 күн массасы (~1560 километр) қашықтықта өтеді. Тұтану сәтінен бастап неондық конвекциялық аймақ 1,1 күн массасына дейін кеңейеді, ал қуаты шамамен 1036 Вт-қа жетеді. Бір айдан кейін қуат 1035 Вт-қа төмендейді және шамамен 10 жыл бойы осы деңгейде сақталады. Осы кезеңнен кейін қабықтағы неон азайып, жұлдызға ішкі қысым күшейеді. Бұл қабықтың температурасын 1,65 миллиард Кельвинге дейін көтереді. Нәтижесінде, конвекциялық байланысқан неондық жалын фронты ядроға қарай жылжиды. Жалынның қозғалысы оттегінің жануына әкеледі. Шамамен 3 жылда жалынның температурасы 1,83 миллиард Кельвинге жетеді, бұл оттегінің жану процесін бастауға мүмкіндік береді. Бұл темір ядро пайда болғанға дейін шамамен 9,5 жыл бұрын болады. Неонның жануының басталуына ұқсас, ядродан тыс оттегінің жануы да бір жарқын тұтанумен басталады. Конвекциялық жалын неон мен оттегінің жануынан пайда болып, ядроға қарай жылжиды, ал оттегі жану қабығының массасы үздіксіз кемиді.
Нейтринолардың жоғалуы
Қысқылтекті жағу процесінде нейтринолардың шығарылуынан болатын энергия жоғалту маңызды болады. Жоғары энергия жоғалтуға байланысты, оттегі жұлдызды гравитацияға қарсы тұруға жеткілікті сәулелену қысымын сақтау үшін миллиардтан астам Кельвин температурада жануы керек. Бұдан әрі, (нейтринолар өндіретін) процестер заттың тығыздығы жеткілікті деңгейге жеткенде (ρ > 2×107 г/см3) маңызды болады. Осы факторлардың салдарынан, оттекті жағу уақыты ауыр, тығыз жұлдыздарда әлдеқайда қысқа болады.
Жарылғыш оттегімен жану
Қысқылтектің жану процесі гидростатикалық және жарылғыш жағдайларда жүруі мүмкін. Жарылғыш жағдайдағы қысқылтектің жану өнімдері гидростатикалық жағдайдағы қысқылтектің жану өнімдерімен ұқсас. Дегенмен, тұрақты қысқылтектің жануы көптеген электронды тұтқындаулармен қатар жүреді, ал жарылғыш қысқылтектің жануы фотодизинтеграция реакцияларының айтарлықтай көп болуымен қатар жүреді. (3–4)×109 K температура диапазонында фотодизинтеграция және оттектің қосылуы шамамен бірдей реакция жылдамдықтарымен өтеді.
Жұптық тұрақсыздықты білдіретін суперновалар
Өте массивті (140–260 күн массасы) III популяция жұлдыздары, ядролық оттегінің жануы кезінде жұптардың пайда болуына байланысты тұрақсыз болуы мүмкін. Бұл термоядролық жарылысқа алып келеді, ол жұлдызды толығымен жояды.