Der CNO Zyklus (für Stickstoff-Sauerstoff des Kohlenstoff) ist einer von zwei Sätzen von Fusionsreaktionen, durch die Sterne Wasserstoff zu Helium, der andere umwandeln, die Protonenproton-Kette seiend. Verschieden von der Protonenproton-Kettenreaktion ist der CNO Zyklus ein katalytischer Zyklus. Theoretische Modelle zeigen, dass der CNO Zyklus die dominierende Energiequelle in Sternen ist, die massiver sind als ungefähr 1.3mal die Masse der Sonne. Die Protonenproton-Kette ist in Sternen die Masse der Sonne oder weniger wichtiger. Dieser Unterschied stammt von Temperaturabhängigkeitsunterschieden zwischen den zwei Reaktionen; Reaktionen der Seiten-Kette fangen an, bei Temperaturen ringsherum vorzukommen, es die dominierende Energiequelle in kleineren Sternen machend. Eine CNO Selbstaufrechterhalten-Kette fängt an, an ungefähr vorzukommen, aber seine Energieproduktion erhebt sich viel schneller mit zunehmenden Temperaturen. An ungefähr fängt der CNO Zyklus an, die dominierende Energiequelle zu werden. Die Sonne hat eine Kerntemperatur ungefähr, und nur Kerne, die an der Sonne erzeugen werden, sind im CNO Zyklus geboren. Der CNO-I-Prozess wurde von Carl von Weizsäcker und Hans Bethe 1938 und 1939 beziehungsweise unabhängig vorgeschlagen.

Im CNO Zyklus, der vier Protonensicherung, mit Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff-Isotopen als ein Katalysator, um ein Alphateilchen, zwei Positrone und zwei Elektron neutrinos zu erzeugen. Obwohl es verschiedene Pfade und Katalysatoren gibt, die an den CNO Zyklen beteiligt sind, einfach sprechend, haben alle diese Zyklen dasselbe Nettoergebnis:

:4  + 2 + 2 + 3 + 26.8 MeV

Die Positrone werden fast sofort mit Elektronen vernichten, Energie in der Form der Gammastrahlung veröffentlichend. Die neutrinos entfliehen dem Stern, der eine Energie wegträgt. Der Kohlenstoff, der Stickstoff und die Sauerstoff-Isotope sind tatsächlich ein Kern, der mehrere Transformationen in einer endlosen Schleife durchgeht.

CNO kalte Zyklen

Unter typischen in stellarem plasmas gefundenen Bedingungen wird katalytischer Wasserstoff, der durch die CNO Zyklen brennt, durch Protonenfestnahmen beschränkt. Spezifisch ist die Zeitskala für den Beta-Zerfall von radioaktiven erzeugten Kernen schneller als die Zeitskala für die Fusion. Wegen der langen beteiligten Zeitskalen wandeln die CNO kalten Zyklen Wasserstoff zu Helium langsam um, ihnen Macht-Sternen im ruhigen Gleichgewicht viele Jahre lang erlaubend.

CNO-I

Der erste vorgeschlagene katalytische Zyklus für die Konvertierung von Wasserstoff in Helium wurde zuerst einfach den Zyklus des Kohlenstoff-Stickstoffs (CN Zyklus) genannt, auch Ehren-als der Bethe-Weizsäcker Zyklus gekennzeichnet, weil es kein stabiles Isotop von Sauerstoff einschließt. Die ursprünglichen Berechnungen von Bethe haben darauf hingewiesen, dass der CN-Zyklus die primäre Energiequelle der Sonne infolge des Glaubens zurzeit war, dass die Zusammensetzung der Sonne 10-%-Stickstoff war; wie man jetzt bekannt, ist der Sonnenüberfluss am Stickstoff weniger als ein halbes Prozent. Dieser Zyklus wird jetzt als der erste Teil des größeren CNO brennenden Kernnetzes anerkannt. Die Hauptreaktionen des CNO-I Zyklus sind :

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wo der Kohlenstoff 12 in der ersten Reaktion verwendeter Kern in der letzten Reaktion regeneriert wird. Nachdem die zwei ausgestrahlten Positrone mit zwei umgebenden Elektronen vernichten, die zusätzliche 2.04 MeV erzeugen, ist die in einem Zyklus veröffentlichte Gesamtenergie 26.73 MeV; es sollte bemerkt werden, dass in einigen Texten Autoren der Positron-Vernichtungsenergie in mit dem Q-Wert des Beta-Zerfalls falsch einschließen und dann den gleichen Betrag der durch die Vernichtung veröffentlichten Energie vernachlässigen, zu möglicher Verwirrung führend. Alle Werte werden bezüglich der Atommasseneinschätzung 2003 berechnet.

Die beschränkende (langsamste) Reaktion im CNO-I Zyklus ist die Protonenfestnahme darauf; es wurde kürzlich unten zu Sternenergien experimentell gemessen, das berechnete Alter von kugelförmigen Trauben um ungefähr 1 Milliarde Jahre revidierend.

Der im Beta-Zerfall ausgestrahlte neutrinos wird ein Spektrum von Energiereihen haben, weil, obwohl Schwung erhalten wird, der Schwung in jedem Fall zwischen dem Positron und Neutrino, entweder mit ausgestrahlt werden ruhig und dem anderen Wegnehmen der vollen Energie oder mit irgendetwas zwischen geteilt werden kann, so lange die ganze Energie vom Q-Wert verwendet wird. Weil die Masse des Elektrons und Neutrinos viel weniger ist als die Masse des Tochter-Kerns, für die Präzision von Werten gegeben hier, kann der Rückstoß des Kerns vernachlässigt werden. So kann das Neutrino, das während des Zerfalls des Stickstoffs 13 ausgestrahlt ist, eine Energie von der Null bis zu 1.20 MeV haben, und das Neutrino, das während des Zerfalls von Sauerstoff 15 ausgestrahlt ist, kann eine Energie von der Null bis zu 1.73 MeV haben. Durchschnittlich, ungefähr 1.7 MeV der Gesamtenergie-Produktion wird durch neutrinos für jede Schleife des Zyklus weggenommen, ungefähr 25 MeV verfügbar verlassend, um Lichtstärke zu erzeugen.

CNO-II

In einem geringen Zweig der Reaktion, im inneren Teil der Sonne, dem Kern gerade vorkommend, erzeugen 0.04 % der Zeit, die Endreaktion, die oben gezeigt ist, Kohlenstoff 12 und ein Alphateilchen nicht, aber erzeugen stattdessen Sauerstoff 16 und ein Foton und setzen  fort:

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Wie der Kohlenstoff, Stickstoff und am Hauptzweig beteiligte Sauerstoff, ist das im geringen Zweig erzeugte Fluor bloß katalytisch und am unveränderlichen Staat, wächst im Stern nicht an.

CNO-III

Dieser Subdominante-Zweig ist nur für massive Sterne bedeutend. Die Reaktionen werden angefangen, wenn eine der Reaktionen in CNO-II auf Fluor 18 und Gamma statt des Stickstoffs 14 und Alpha hinausläuft, und  fortsetzt:

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CNO-IV

Wie der CNO-III ist dieser Zweig auch nur in massiven Sternen bedeutend. Die Reaktionen werden angefangen, wenn eine der Reaktionen in CNO-III auf Fluor 19 und Gamma statt des Stickstoffs 15 und Alpha hinausläuft, und  fortsetzt:

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Heiße CNO Zyklen

Unter Bedingungen der höheren Temperatur und des Drucks, wie diejenigen, die in novae und Röntgenstrahl-Brüchen gefunden sind, überschreitet die Rate von Protonenfestnahmen die Rate des Beta-Zerfalls, das Brennen zur Protonentropfrohr-Linie stoßend. Die wesentliche Idee besteht darin, dass eine radioaktive Art ein Proton schneller gewinnen wird, als sie Beta kann, zu verfallen, neue brennende Kernpfade öffnend, die sonst unzugänglich sind. Wegen der höheren beteiligten Temperaturen werden diese katalytischen Zyklen normalerweise die heißen CNO Zyklen genannt; weil die Zeitskalen durch den Beta-Zerfall statt Protonenfestnahmen beschränkt werden, werden sie auch die Beta-beschränkten CNO Zyklen genannt.

HCNO-I

Der Unterschied zwischen dem CNO-I Zyklus und dem HCNO-I Zyklus ist, der ein Proton statt des Verfallens gewinnt, zur Gesamtfolge  führend:

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HCNO-II

Der bemerkenswerte Unterschied zwischen dem CNO-II Zyklus und dem HCNO-II Zyklus ist, der ein Proton statt des Verfallens gewinnt, und Helium in einer nachfolgenden Reaktion erzeugt wird auf, zur Gesamtfolge  führend:

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HCNO-III

Eine Alternative zum HCNO-II Zyklus ist, der ein Proton gewinnt, das an höhere Masse herangeht und denselben Helium-Produktionsmechanismus wie der CNO-IV Zyklus als  verwendet:

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Verwenden Sie in der Astronomie

Während die Gesamtzahl von "katalytischen" CNO Kernen im Zyklus in der Sternevolution erhalten wird, werden die Verhältnisverhältnisse der Kerne verändert. Wenn der Zyklus zum Gleichgewicht, dem Verhältnis carbon-12/carbon-13 geführt wird, werden Kerne zu 3.5 gesteuert, und Stickstoff 14 wird der zahlreichste Kern unabhängig von der anfänglichen Zusammensetzung. Während einer Evolution eines Sterns, convective sich vermischende Episoden bringen Material, in dem der CNO Zyklus vom Interieur des Sterns bis die Oberfläche funktioniert hat, die beobachtete Zusammensetzung des Sterns verändernd. Wie man beobachtet, haben rote riesige Sterne tiefer carbon-12/carbon-13 und carbon-12/nitrogen-14 Verhältnisse als Hauptfolge-Sterne, der, wie man betrachtet, Beweise für die Operation des CNO Zyklus überzeugt.

Die Anwesenheit des schwereren Element-Kohlenstoff, Stickstoffs und Sauerstoffes legt einen oberen, der etwa 150 Sonnenmassen auf der maximalen Größe von massiven Sternen gebunden ist. Es wird gedacht, dass das "metallschlechte" frühe Weltall Sterne, genannt Bevölkerung III Sterne, bis zu 250 Sonnenmassen ohne Einmischung vom CNO Zyklus am Anfang ihrer Lebenszeit gehabt haben könnte.

Siehe auch

• Prozess des dreifachen Alphas
• Protonenproton-Kette

Weiterführende Literatur