Звјездана нуклеосинтеза је процес којим се елементи комбинују у звијездама комбинујући протони и неутрони заједно из језгара лакших елемената. Сви атоми у свемиру почињали су као водоник. Фузија унутар звезда претвара водоник у хелијум, топлоту и зрачење. Тежи елементи настају у различитим врстама звезда како умиру или експлодирају.
Историја теорије
Идеју да звезде спајају атоме светлосних елемената први пут је предложио 1920-их, Еинстеинов снажни присталица Артхур Еддингтон. Међутим, стварна заслуга за његово развијање у кохерентну теорију дата је раду Фреда Хоиле-а после Другог светског рата. Хоилеова теорија садржала је неке значајне разлике од тренутне теорије, а најистакнутије је у то што он није веровао теорија Великог праска али уместо тога, водоник се непрекидно стварао у нашем универзуму. (Ова алтернативна теорија се звала а теорија стабилног стања и нестао је у корист кад је откривено космичко микроталасно позадинско зрачење.)
Најједноставнији тип атома у свемиру је атом водоника, који садржи један протон у језгру (могуће и са неким неутронима који виси, као и) са електронима који круже тим језгром. Сматра се да су се ови протони формирали када је невероватно велика енергија
кварк-глуонска плазма врло рано универзум је изгубио толико енергије да кваркови започели спајање како би формирали протоне (и остало) хадронс, попут неутрона). Водоник се формирао прилично брзо, па је чак и хелијум (са језграма које садрже 2 протона) формирао у релативно кратком редоследу (део процеса који се назива и нуклеосинтеза Великог праска).Како су се овај водоник и хелијум почели формирати у раном свемиру, постојала су нека подручја где је била гушћа него у другима. Гравитација је преузела и на крају су се ти атоми привукли у огромне облаке плинова у пространству простора. Једном када су ови облаци постали довољно велики, гравитирали су их заједно са довољно силе да се атомска језгра стапају, у процесу званом нуклеарна фузија. Резултат овог процеса фузије је да су два једно-протонска атома сада формирала један атом два протона. Другим речима, два атома водоника су започела један једини хелијум атом. Енергија ослобођена током овог процеса је оно што узрокује да сунце (или било која друга звезда, по том питању) гори.
Потребно је скоро 10 милиона година да се гори кроз водоник и тада се ствари загреју, а хелијум почиње да се стапа. Звјездана нуклеосинтеза наставља да ствара теже и теже елементе све док не завршите са гвожђем.
Стварање тежих елемената
Сагоревање хелијума да би се добили тежи елементи затим наставља око 1 милион година. Углавном, он се фузује у угљеник процесом троструког алфа у коме се трансформишу три језгра хелијума-4 (алфа честице). Алфа поступак затим комбинује хелијум са угљеником како би се добили тежи елементи, али само они са парним бројем протона. Комбинације иду овим редоследом:
- Угљеник плус хелијум производи кисеоник.
- Кисеоник и хелијум производе неон.
- Неон плус хелијум производи магнезијум.
- Магнезијум плус хелијум производи силицијум.
- Силицијум плус хелијум производи сумпор.
- Сумпор плус хелијум производи аргон.
- Аргон плус хелијум производи калцијум.
- Калцијум плус хелијум производи титан.
- Титан плус хелијум производи хром.
- Хром плус хелијум производи гвожђе.
Остали фузијски путеви стварају елементе са непарним бројем протона. Гвожђе има тако чврсто повезано језгро да након те тачке нема даље фузије. Без топлотне фузије, звезда се колабира и експлодира у ударном таласу.
Физичар Лавренце Краусс напомиње да је потребно 100.000 година да угљеник гори у кисеоник, а 10.000 година раније кисеоник да сагоре у силикон, и једног дана да би се силицијум сагорео у гвожђу и најавио распад Звезда.
Астроном Царл Саган у ТВ серији "Цосмос" напоменуо је: "Направљени смо од звезда." Краусс се сложио, наводећи да је "сваки атом у вашем телу некада био у звезди која је експлодирала... Атоми у вашој левој руци вероватно су потицали од другачије звезде него у вашој десној, јер је 200 милиона звезда експлодирало да би сачинило атоме у вашем телу. "