ไฮโดรเจนฟิวชัน
นิวเคลียสของฮีเลียมจะถูกปลดปล่อยที่ขั้นตอนบนซ้าย
ไฮโดรเจนฟิวชัน (การหลอมรวมนิวเคลียร์ของโปรตอนสี่ตัวเพื่อสร้างนิวเคลียสของ ฮีเลียม -4 ) เป็น pr ที่โดดเด่น ocess ที่สร้างพลังงานในแกนของดาว ลำดับหลัก เรียกอีกอย่างว่า “การเผาไหม้ไฮโดรเจน” ซึ่งไม่ควรสับสนกับการเผาไหม้ของไฮโดรเจน เคมีในบรรยากาศ ออกซิไดซ์ มีกระบวนการที่โดดเด่นสองกระบวนการที่เกิดฟิวชั่นไฮโดรเจนของดาวฤกษ์ ได้แก่ โซ่โปรตอน – โปรตอนและวัฏจักรคาร์บอน – ไนโตรเจน – ออกซิเจน (CNO) เก้าสิบเปอร์เซ็นต์ของดาวทั้งหมดยกเว้น ดาวแคระขาว กำลังหลอมรวมไฮโดรเจนด้วยกระบวนการทั้งสองนี้
ในแกนของดาวฤกษ์ลำดับหลักที่มีมวลต่ำกว่าเช่น ดวงอาทิตย์ กระบวนการผลิตพลังงานที่โดดเด่นคือ ปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน – โปรตอน สิ่งนี้สร้างนิวเคลียสของฮีเลียม -4 ผ่านลำดับของปฏิกิริยาที่เริ่มต้นด้วยการหลอมรวมโปรตอนสองตัวเพื่อสร้างนิวเคลียส ดิวทีเรียม (โปรตอนหนึ่งตัวบวกนิวตรอนหนึ่งตัว) พร้อมกับโพซิตรอนและนิวตริโนที่ถูกขับออกมา ในแต่ละวงจรฟิวชันที่สมบูรณ์ปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน – โปรตอนจะปล่อยออกมาประมาณ 26.2 MeV วงจรปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน – โปรตอนไม่ไวต่ออุณหภูมิ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10% จะเพิ่มการผลิตพลังงานโดยวิธีนี้ 46% ดังนั้นกระบวนการฟิวชันของไฮโดรเจนนี้สามารถเกิดขึ้นได้มากถึงหนึ่งในสามของรัศมีของดาวและครอบครองมวลครึ่งหนึ่งของดาว สำหรับดาวฤกษ์ที่สูงกว่า 35% ของมวลดวงอาทิตย์ ฟลักซ์พลังงาน สู่พื้นผิวจะต่ำเพียงพอและการถ่ายเทพลังงานจากบริเวณแกนกลางยังคงอยู่โดย การถ่ายเทความร้อนโดยการแผ่รังสี แทนที่จะเป็น การถ่ายเทความร้อนแบบหมุนเวียน เป็นผลให้มีการผสมไฮโดรเจนสดลงในแกนกลางหรือผลิตภัณฑ์ฟิวชั่นด้านนอกเล็กน้อย
ในดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงกว่ากระบวนการผลิตพลังงานที่โดดเด่นคือ วัฏจักร CNO ซึ่งเป็นวัฏจักรการเร่งปฏิกิริยา ที่ใช้นิวเคลียสของคาร์บอนไนโตรเจนและออกซิเจนเป็นตัวกลาง และในที่สุดก็สร้างนิวเคลียสของฮีเลียมเช่นเดียวกับโซ่โปรตอน – โปรตอน ในระหว่างรอบ CNO ที่สมบูรณ์พลังงาน 25.0 MeV จะถูกปล่อยออกมา ความแตกต่างในการผลิตพลังงานของวัฏจักรนี้เมื่อเทียบกับปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน – โปรตอนนั้นเกิดจากพลังงานที่สูญเสียไปจากการปล่อย นิวตริโน วงจร CNO มีความไวต่ออุณหภูมิมากการเพิ่มขึ้น 10% ของอุณหภูมิจะทำให้การผลิตพลังงานเพิ่มขึ้น 350% ประมาณ 90% ของการสร้างพลังงานวัฏจักร CNO เกิดขึ้นภายใน 15% ของมวลดาวภายในดังนั้นจึงมีความเข้มข้นอย่างมากที่แกนกลาง สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดฟลักซ์พลังงานภายนอกที่เข้มข้นซึ่งการถ่ายเทพลังงาน หมุนเวียน มีความสำคัญมากกว่าการถ่ายเท การแผ่รังสี เป็นผลให้บริเวณแกนกลางกลายเป็น โซนการพาความร้อน ซึ่งกวนบริเวณฟิวชั่นของไฮโดรเจนและทำให้มันผสมกับบริเวณที่อุดมด้วยโปรตอนโดยรอบ การพาความร้อนแกนกลางนี้เกิดขึ้นในดาวฤกษ์ที่วงจร CNO ก่อให้เกิดพลังงานมากกว่า 20% ของพลังงานทั้งหมด เมื่อดาวมีอายุมากขึ้นและอุณหภูมิแกนกลางเพิ่มขึ้นพื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยเขตพาความร้อนจะค่อยๆหดตัวลงจาก 20% ของมวลลงมาที่ 8% ภายในของมวล ดวงอาทิตย์ของเราสร้างพลังงาน 10% จากวัฏจักร CNO
ประเภทของกระบวนการฟิวชันของไฮโดรเจนที่ครอบงำในดาวจะพิจารณาจากความแตกต่างของการพึ่งพาอุณหภูมิระหว่างปฏิกิริยาทั้งสอง ปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน – โปรตอนเริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ 4 × 10 K ทำให้เป็นกลไกการหลอมรวมที่โดดเด่นในดาวฤกษ์ขนาดเล็ก ห่วงโซ่ CNO ที่บำรุงรักษาตัวเองต้องการอุณหภูมิที่สูงขึ้นประมาณ 16 × 10 K แต่หลังจากนั้นประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นมากกว่าปฏิกิริยาโปรตอน – โปรตอน สูงกว่าประมาณ 17 × 10 K วงจร CNO จะกลายเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญ อุณหภูมินี้ทำได้ในแกนของดาวฤกษ์ในลำดับหลักโดยมีมวลอย่างน้อย 1.3 เท่าของ ดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิแกนกลางประมาณ 15.7 × 10 K เมื่อดาวฤกษ์ในลำดับหลักอายุมากขึ้นอุณหภูมิแกนกลางจะสูงขึ้นส่งผลให้การมีส่วนร่วมของวงจร CNO เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
ฮีเลียมฟิวชัน
ดาวฤกษ์ในลำดับหลักสะสมฮีเลียมในแกนกลางอันเป็นผลมาจากการหลอมรวมของไฮโดรเจน แต่แกนกลางไม่ร้อนพอที่จะเริ่มการหลอมรวมฮีเลียม การหลอมรวมฮีเลียมเริ่มต้นครั้งแรกเมื่อดาวออกจาก กิ่งยักษ์แดง หลังจากสะสมฮีเลียมในแกนกลางเพียงพอที่จะจุดไฟได้ ในดวงดาวที่มีมวลรอบดวงอาทิตย์สิ่งนี้เริ่มต้นที่ส่วนปลายของกิ่งไม้ยักษ์แดงโดยมี ฮีเลียมวาบ จากแกนฮีเลียม ที่เสื่อมโทรม และดาวจะเคลื่อนที่ไปในแนวนอน สาขา ที่ซึ่งเผาไหม้ฮีเลียมในแกนกลาง ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากขึ้นจะจุดฮีเลียมในแกนกลางโดยไม่ใช้แฟลชและเรียกใช้ ลูปสีน้ำเงิน ก่อนที่จะไปถึง สาขายักษ์ที่ไม่แสดงอาการ แม้จะมีชื่อ แต่ดาวบนห่วงสีน้ำเงินจากกิ่งไม้ยักษ์แดงมักจะไม่มีสีฟ้า แต่เป็นดาวยักษ์สีเหลืองซึ่งอาจเป็น ตัวแปรเซเฟอิด พวกเขาหลอมรวมฮีเลียมจนแกนกลางส่วนใหญ่เป็น คาร์บอน และ ออกซิเจน
ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดจะกลายเป็นดาวยักษ์เมื่อพวกมันออกจากลำดับหลักและเริ่มการหลอมรวมฮีเลียมอย่างรวดเร็วเมื่อพวกมันกลายเป็น ซุปเปอร์ไจแอนต์สีแดง หลังจากที่ฮีเลียมหมดลงในแกนกลางของดาวมันจะยังคงอยู่ในเปลือกรอบแกนคาร์บอน – ออกซิเจน
ในทุกกรณีฮีเลียมจะถูกหลอมรวมกับคาร์บอนผ่านกระบวนการทริปเปิลอัลฟา จากนั้นสามารถสร้างออกซิเจนนีออนและองค์ประกอบที่หนักกว่าผ่านกระบวนการอัลฟา ด้วยวิธีนี้กระบวนการอัลฟาจึงควรสร้างองค์ประกอบที่มีโปรตอนเป็นจำนวนเท่ากันโดยการจับนิวเคลียสของฮีเลียม องค์ประกอบที่มีโปรตอนจำนวนคี่เกิดขึ้นจากวิถีฟิวชันอื่น ๆ
