Могут ли элементы тяжелее железа присутствовать в ядре звезды?

Это миф, что более тяжелые элементы, чем железо, не производятся в звездах, процесс медленного захвата нейтронов - это процесс нуклеосинтеза, который происходит при относительно низкой плотности нейтронов и промежуточных температурных условиях в больших звездах. Подробнее о том, какие элементы производятся, и о самом процессе см. S-процесс .

Элементы тяжелее железа образуются не во время звездного синтеза, а во время вспышек сверхновых. Тогда самые старые звезды не могут иметь этих более тяжелых элементов, но новые поколения, образованные из «переработанного» материала других звезд, ставших сверхновыми, могут.

См. Звездное население .

На Земле есть элементы тяжелее железа, Земля образовалась из того же материала, слипшегося вместе, что и Солнце, поэтому некоторая доля таких элементов также должна присутствовать на Солнце.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Извините, я забыл о s-процессе, о котором упоминал Вольфрам Джонни, спасибо за это. Процесс в сверхновых, о котором я упоминал, называется r-процессом.

Звезда, которая изучается в статье, на которую вы ссылаетесь, является очень старым, очень бедным металлом «урановым гигантом». Это проэволюционировавшая звезда с очень глубокой конвективной оболочкой.

Уран и торий, присутствующие в атмосфере звезды, не были произведены в звезде. Они могли быть произведены с помощью механизма захвата нейтронов r-процесса при взрыве сверхновой более ранней массивной звезды. Эти элементы примечательны тем, что элементы тяжелее свинца должны были образоваться в результате взрыва сверхновых.

U и Th в выбросе сверхновой (наряду с полным спектром других тяжелых элементов в различных пропорциях) были смешаны с материалом, из которого образовалась звезда, о которой мы здесь говорим. Эти элементы должны были присутствовать в ядре и по всей звезде.

В документе, на который вы ссылаетесь, делается попытка найти содержание свинца в звезде. Свинец может быть получен в результате s-процесса внутри эволюционировавших гигантских звезд путем захвата медленных нейтронов существующими ядрами с железным пиком. Однако в звезде с очень низким содержанием металлов это, вероятно, будет неэффективным и / или не успело произойти в предыдущих звездных поколениях, и в документе утверждается, что небольшое количество обнаруженного свинца согласуется с радиоактивным распадом. (некоторые из) r-процесса Уран и Торий уже находились в звезде, когда она сформировалась. Свинец также будет найден на всем пути к ядру звезды.

Кроме того, эффективность s-процесса в звездах, в которых уже есть некоторое количество железа, означает, что около половины содержания тяжелых элементов в Солнечной системе было создано внутри звезд, а не при взрывах сверхновых. Солнце действительно содержит большую часть железных пиков и стабильных более тяжелых элементов в своем ядре и оболочке, но они не были произведены на Солнце; они были в материале, из которого он родился .

Я предполагаю (и, наверное, нарушаю правила, но мне интересно, точна ли вообще моя интуиция): я всегда предполагал, что, хотя звездный синтез останавливается на железе, есть много энергии от предшествующих термоядерных процессов, доступных для создавать элементы тяжелее железа, хотя и с чистой потерей энергии. Очевидно, что в уменьшающихся и экспоненциально меньших количествах чем дальше вверх по периодической таблице вы поднимаетесь, но в звезде «экспоненциально меньше» очень относительно. Не будучи физиком, я понятия не имею, будут ли эти дальнейшие продукты расщеплены... т.е. выживут ли они? То, что они созданы внутри звезды (будь то во время новой звезды или иным образом), насколько мне известно, не подлежит сомнению. Крошечная потеря энергии в крошечной части звезды...

Да. Не только сверхновые производят элементы тяжелее железа, многие еще более тяжелые элементы производятся умирающими звездами с малой массой. Вот таблица нуклеосинтеза из Wikipedia Commons :

Похоже, умирающие маломассивные звезды даже производят свинец и другие очень тяжелые элементы.

Синтез таких тяжелых элементов, как амерций, когда-то предполагался при взрыве сверхновой Крабовидной туманности, но позже эти результаты не подтвердились.