CNO-cyklus

I stjerner, som er mere massive end ca. 0,8 solmasser, er kernetemperaturen så høj, at der kan produceres helium i en cyklus af atomare kernefusioner med kulstof, kvælstof og ilt som katalysatorer, den såkaldte CNO-cyklus – Carbon-Nitrogen-Oxygen cyklus.

CNO-cyklussen blev foreslået af Hans Bethe i 1938, kun 6 år efter opdagelsen af neutronen.

Eftersom CNO-cyklussen er meget temperaturafhængig, udgør den en lille del af den samlede energiproduktion i de lette stjerner, men dens betydning vokser eksponentielt med øget stjernemasse.

Miljø for CNO-cyklus
(text kommer senere)

Model for betegnelser ved atomer: ^A_Zx hvor ^A er atommasse, _Z er antal protoner og x er det kemiske symbol.

CNO-I

CNO-I cyklus har, i lighed med de andre CNO cykler, sit navn, fordi de starter og slutter med samme grundstof, efter at have omdannet fire brint atomer til et heliumatom.

CNO cyklus I forløber fra start til slut således: ¹²₆C→¹³₇N→¹³₆C→¹⁴₇N→¹⁵₈O→¹⁵₇N→¹²₆C ^[1]

Proces	→	Resultat	energiudvikling
¹²₆C + ¹₁H	→	¹³₇N + γ	1.95 MeV
¹³₇N	→	¹³₆C + e⁺ + ν_e	1,20 MeV (halveringstid 9,965 min.)
¹³₆C + ¹₁H	→	¹⁴₇N + γ	7,54 MeV
¹⁴₇N + ¹₁H	→	¹⁵₈O + γ	7,35 MeV
¹⁵₈O	→	¹⁵₇N + e⁺ + ν_e	1,73 MeV (halveringstid 122,24 sek.)
¹⁵₇N + ¹₁H	→	¹²₆C + ⁴₂He	4,96 MeV

hvor e⁺ er en positron, γ er en foton, ν_e er en elektron neutrino, isotoper af hhv. H = Brint (Hydrogen), He = Helium, C = Kulstof (Carbon), N = Kvælstof (nitrogen), O = Ilt (Oxygen) og F = Fluor. Energien frigjort ved denne reaktion er af størrelsesordenen millioner af elektronvolt, der kun er en lille energimængde, men til gengæld sker der et enormt antal reaktioner sideløbende.

CNO-II

CNO-II forekommer i kun 0.04% af CNO-cyklerne og foregår i kernen på stjerner, som er mere massive end ca. 0,8 solmasser.

CNO cyklus II forløber fra start til slut således: ¹⁵₇N→¹⁶₈O→¹⁷₉F→¹⁷₈O→¹⁴7N→¹⁵₈O→¹⁵₇N:

Proces	→	Resultat	energiudvikling
¹⁵₇N + ¹₁H	→	¹⁶₈O + γ	12,13 MeV
¹⁶₈O + ¹₁H	→	¹⁷₉F + γ	0,60 MeV
¹⁷₉F	→	¹⁷₈O + e⁺ + ν_e	2,76 MeV (halveringstid 64,49 sek.)
¹⁷₈O + ¹₁H	→	¹⁴₇N + ⁴₂He	1,19 MeV
¹⁴₇N + ¹₁H	→	¹⁵₈O + γ	7,35 MeV
¹⁵₈O	→	¹⁵₇N + e⁺ + ν_e	2,75 MeV (halveringstid 122,24 sek.)

CNO-III

CNO-III forekommer næsten udelukkende i massive stjerner. Den har udgangspunkt i en variant af en af fusionerne i CNO-II, nemlig når ¹⁷₈O + ¹₁H producerer ¹⁸₉Fluor i stedet for ¹⁴₇Kvælstof (N).

CNO cyklus III forløber fra start til slut således: ¹⁷₈O→¹⁸₉F→1⁸₈O→¹⁵₇N→¹⁶₈O→¹⁷₉F→¹⁷₈O.

Proces	→	Resultat	energiudvikling
¹⁷₈O + ¹₁H	→	¹⁸₉F + γ	5,61 MeV
¹⁸₉F	→	¹⁸₈O + e⁺ + ν_e	1,656 MeV (halveringstid 109,771 min.)
¹⁸₈O + ¹₁H	→	¹⁵₇N + 4₂He	3,98 MeV
¹⁵₇N + ¹₁H	→	¹⁶₈O + γ	12,13 MeV
¹⁶₈O + ¹₁H	→	¹⁷₉F + γ	0,60 MeV
¹⁷₉F	→	¹⁷₈O + e⁺ + ν_e	2,76 MeV (halveringstid 64,49 sek.)

CNO-IV

CNO-IV forekommer også næsten udelukkende i massive stjerner. Den har udgangspunkt i en variant af en af fusionerne i CNO-III, nemlig når ¹⁸₈O + ¹₁H producerer ¹⁹₉Fluor i stedet for ¹⁵₇Kvælstof.

CNO cyklus IV forløber fra start til slut således: ¹⁹₉F→¹⁶₈O→¹⁷₉F→¹⁷₈O→¹⁸₉F→¹⁸₈O→¹⁹₉F.

Proces	→	Resultat	energiudvikling
¹⁹₉F + ¹₁H	→	¹⁶₈O + ⁴₂He	8,114 MeV
¹⁶₈O + ¹₁H	→	¹⁷_{9F + γ}	0,60 MeV
¹⁷₉F	→	¹⁷₈O + e⁺ + νe	2,76 MeV (halveringstid 64,49 sek.)
¹⁷₈O + ¹₁H	→	¹⁸₉F + γ	5,61 MeV
¹⁸₉F	→	¹⁸₈O + e⁺ + νe	1,656 MeV (halveringstid 109,771 min.)
¹⁸₈O + ¹₁H	→	¹⁹₉F + γ	7,994 MeV

Højtemperatur CNO cykler

Tekst mangler, hjælp os med at skrive teksten

HCNO-I

HCNO cyklus I forløber fra start til slut således: ¹²₆C→¹³₇N→¹⁴₈O→¹⁴₇N→¹⁵₈O→1⁵₇N→¹²₆C:

Proces	→	Resultat	energiudvikling
¹²₆C + ¹₁H	→	¹³₇N + γ	1,95 MeV
¹³₇N + ¹₁H	→	¹⁴₈O + γ	4,63 MeV
¹⁴₈O	→	¹⁴₇N + e⁺ + ν_e	5,14 MeV (halveringstid 70,641 sek.)
¹⁴₇N + ¹₁H	→	¹⁵₈O + γ	7,35 MeV
¹⁵₈O	→	¹⁵₇N + e⁺ + ν_e	2,75 MeV (halveringstid 122,24 sek.)
¹⁵₇N + ¹₁H	→	¹²₆C + 4₂He	4,96 MeV

HCNO-II

HCNO cyklus II forløber fra start til slut således: ¹⁵₇N→¹⁶₈O→¹⁷₉F→¹⁸₁₀Ne→¹⁸₉F→¹⁵₈O→¹⁵₇N:

Proces	→	Resultat	energiudvikling
¹⁵₇N + ¹₁H	→	¹⁶₈O + γ	12,13 MeV
¹⁶₈O + ¹₁H	→	¹⁷₉F + γ	0,60 MeV
¹⁷₉F + ¹₁H	→	¹⁸₁₀Ne + γ	3,92 MeV
¹⁸₁₀Ne	→	¹⁸₉F + e⁺ + ν_e	4,44 MeV (halveringstid 1,672 sek.)
¹⁸₉F + ¹₁H	→	¹⁵₈O + 4₂He	2,88 MeV
¹⁵₈O	→	¹⁵₇N + e⁺ + ν_e	2,75 MeV (halveringstid 122,24 sek.)

HCNO-III

HCNO cyklus III forløber fra start til slut således: ¹⁸₉F→¹⁹₁₀Ne→¹⁹₉F→¹⁶₈O→¹⁷₉F→¹⁸₁₀Ne→¹⁸₉F:

Proces	→	Resultat	energiudvikling
¹⁸₉F + ¹₁H	→	¹⁹₁₀Ne + γ	6,41 MeV
¹⁹₁₀Ne	→	¹⁹₉F + e⁺ + ν_e	3,32 MeV (halveringstid 17,22 sek.)
¹⁹₉F + ¹₁H	→	¹⁶₈O + 4₂He	8,11 MeV
¹⁶₈O + ¹₁H	→	¹⁷₉F + γ	0,60 MeV
¹⁷₉F + ¹₁H	→	¹⁸₁₀Ne + γ	3,92 MeV
¹⁸₁₀Ne	→	¹⁸₉F + e⁺ + ν_e	4,44 MeV (halveringstid 1,672 sek.)

Referencer

^ Krane, K. S. (1988). Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons. s. 537. ISBN 0-471-80553-X.

[Krane-1] Krane, K. S. (1988). Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons. s. 537. ISBN 0-471-80553-X.

[1]