R-Proces

Hoe maak je zware elementen? Sommige kunnen diep in het binnenste van een ster worden gemaakt waar temperatuur en druk groot genoeg zijn om elementen te fuseren. Op dit moment zet onze Zon waterstof om in helium. Tegen het einde van zijn leven zal helium worden omgezet naar koolstof en zuurstof. Zwaardere sterren kunnen op die manier ook silicium, magnesium en ijzer maken.

Op deze manier hebben sterren in ons heelal het waterstof en helium van de Oerknal omgezet in meer elementen. Maar sterren zelf kunnen geen elementen maken die zwaarder dan ijzer zijn want voor dat fusieproces is meer energie nodig dan er bij vrijkomt.

Om elementen zwaarder dan ijzer te maken zijn er een paar belangrijke ingrediënten nodig. Ten eerste een heleboel zaadjes, een heleboel kernen die graag zwaar willen worden. Ten tweede heb je neutronen nodig, een heleboel zelfs. En ten derde heb je meer energie nodig dan strikt noodzakelijk is.

Dit zijn de ingrediënten achter het r-proces, de afkorting voor “rapid neutron-capture process”. Dit proces vindt alleen plaats in zeer extreme omgevingen. Op Aarde kan het kort voorkomen tijdens de explosie van een kernbom. In de ruimte gebeurt het als sterren supernova worden of als neutronensterren botsen.

Wat er tijdens het r-proces gebeurt is dat zaadkernen worden beschoten met enorme hoeveelheden neutronen. Die neutronen knallen zo snel in de kernen dat ze zwaardere elementen kunnen vormen voordat ze op natuurlijke weg zouden vervallen tot lichtere elementen. Door middel van dit proces kan een groot gedeelte van het periodiek systeem binnen zeer korte tijd worden geproduceerd. Hoewel het hele proces ongeveer een week in beslag kan nemen is de eerste neutronenexplosie binnen enkele seconden voorbij. Daarna vervallen eventuele radioactieve elementen in stabiele isotopen.

Dit proces vindt plaats tijdens een Type-II supernova maar de meerderheid van de zware elementen in het heelal is afkomstig van botsingen tussen neutronensterren. Ze zijn minder krachtig als een supernova naar er zijn heel veel neutronen mee gemoeid dus de omstandigheden zijn er perfect.

Dit artikel maakt deel uit van de serie Sterrenkunde – koeterwaals. Het zijn vertaalde en eventueel bewerkte berichten van de rubriek Astronomy 101 van de website UniverseToday