Produkcja pierwiastków w eksplozjach supernowych jest czymś, co obecnie przyjmujemy za pewnik. Ale dokładnie, gdzie i kiedy ma miejsce ta nukleosynteza, jest wciąż niejasne - a próby modelowania komputerowego scenariuszy zapadania się rdzenia wciąż przesuwają obecną moc obliczeniową do granic możliwości.
Fuzja gwiezdna w gwiazdach o głównej sekwencji może zbudować niektóre pierwiastki, w tym żelazo. Dalsza produkcja cięższych pierwiastków może odbywać się również przez pewne pierwiastki nasienne wychwytujące neutrony w celu utworzenia izotopów. Przechwycone neutrony mogą następnie ulec rozpadowi beta, pozostawiając jeden lub więcej protonów, co w istocie oznacza, że masz nowy pierwiastek o wyższej liczbie atomowej (gdzie liczba atomowa to liczba protonów w jądrze).
Ten „powolny” proces lub proces budowania cięższych pierwiastków, powiedzmy, z żelaza (26 protonów) ma miejsce najczęściej u czerwonych gigantów (wytwarzanie takich elementów jak miedź z 29 protonami, a nawet tal z 81 protonami).
Ale jest też szybki lub proces r, który zachodzi w ciągu kilku sekund w supernowych zapadających się jąder (będących supernowymi typu 1b, 1c i 2). Zamiast stałego, stopniowego budowania przez tysiące lat obserwowanego w procesie s - pierwiastki wybuchu supernowej mają w sobie wiele neutronów, a jednocześnie są narażone na rozpadające się promienie gamma. Ta kombinacja sił może zbudować szeroki zakres lekkich i ciężkich pierwiastków, w szczególności bardzo ciężkich pierwiastków, od ołowiu (82 protonów) do plutonu (94 protonów), których nie można wytworzyć w procesie s.
Przed wybuchem supernowej reakcje fuzji w masywnej gwieździe stopniowo przebiegają najpierw przez wodór, potem hel, węgiel, neon, tlen i wreszcie krzem - od tego momentu rozwija się rdzeń żelazny, który nie może ulec dalszej fuzji. Gdy tylko żelazny rdzeń osiągnie 1,4 masy Słońca (granica Chandrasekhar), zapada się do wewnątrz z prędkością prawie jednej czwartej prędkości światła, gdy same jądra żelaza się zapadają.
Reszta gwiazdy zapada się do wewnątrz, aby wypełnić utworzoną przestrzeń, ale wewnętrzny rdzeń „odbija się” z powrotem na zewnątrz, gdy ciepło wytwarzane przez początkowe zapadnięcie powoduje, że „wrze”. To tworzy falę uderzeniową - trochę jak uderzenie pioruna pomnożone przez wiele rzędów wielkości, co jest początkiem wybuchu supernowej. Fala uderzeniowa wydmuchuje otaczające ją warstwy gwiazdy - chociaż jak tylko materiał ten rozszerzy się na zewnątrz, zaczyna się chłodzić. Nie jest więc jasne, czy w tym momencie zachodzi nukleosynteza procesu r.
Ale zwinięty żelazny rdzeń jeszcze się nie skończył. Energia generowana podczas rdzenia ściśniętego do wewnątrz rozpada wiele jąder żelaza na jądra helu i neutrony. Co więcej, elektrony zaczynają łączyć się z protonami, tworząc neutrony, tak że rdzeń gwiazdy po tym początkowym odbiciu osiada w nowym stanie podstawowym skompresowanych neutronów - zasadniczo jest to gwiazda proto-neutronowa. Jest w stanie „osiedlić się” z powodu uwolnienia ogromnego wybuchu neutrin, które odprowadzają ciepło z jądra.
To ta seria neutrin wiatrowych napędza resztę eksplozji. Łapie i uderza w już wysadzony wyrzut zewnętrznych warstw gwiazdy progenitorowej, podgrzewając ten materiał i nadając mu pęd. Badacze (poniżej) zasugerowali, że to właśnie zdarzenie uderzenia wiatru neutrinowego („wstrząs wsteczny”) jest lokalizacją procesu r.
Uważa się, że proces r prawdopodobnie dobiegł końca w ciągu kilku sekund, ale nadal może potrwać godzinę lub dłużej, zanim naddźwiękowy front eksplozji przebije się przez powierzchnię gwiazdy, wnosząc świeży wkład do układu okresowego.
Dalsza lektura: Arcones A. i Janka H. Warunki istotne dla nukleosyntezy w odpływach supernowych napędzanych neutrino. II. Odwrotny szok w dwuwymiarowych symulacjach.
W kontekście historycznym, przełomowy artykuł na ten temat (znany również jako B2Praca FH) E. M. Burbidge, G. R. Burbidge, W. A. Fowler i F. Hoyle. (1957). Synteza elementów w gwiazdach. Rev Mod Phy 29 (4): 547. (Wcześniej prawie wszyscy myśleli, że wszystkie elementy powstały w Wielkim Wybuchu - cóż, w każdym razie wszyscy oprócz Freda Hoyle'a).
