Более тяжелые элементы образуются через углерод, производимый в звездах в так называемом цикле Бете, или тройном альфа-процессе: 4He + 4He + 4He = 12C. Он проходит в две стадии 4He + 4He → 8Be – 91,8 кэВ; 8Be + 4He → 12C + 7,37 МэВ. Скорость этой реакции пропорциональна кубу концентрации гелия, и поэтому образование углерода идет очень медленно; сколь-либо заметное количество углерода накапливается десятки тысяч лет. Первичный же нуклеосинтез занял всего три минуты, после чего температура стала слишком низкой.
Тройной альфа-процесс требует, чтобы изотоп 8Be создавался быстрее, чем он распадается, что возможно только при экстремальных температурах и давлениях. Такие условия стали доступны только после появления первых звезд. После того как образовался углерод, запускается цепочка реакций производства более тяжелых изотопов: 12C + 4He → 16O + 7,16 МэВ; 16O + 4He → 20Ne + 4,73 МэВ; 20Ne + 4He → 24Mg + 9,32 МэВ; 24Mg + 4He → 28Si + 9,98 МэВ; 28Si + 4He → 32S + 6,95 МэВ; 32S + 4He → 36Ar + 6,64 МэВ; 36Ar + 4He → 4 °Ca + 7,04 МэВ; 4 °Ca + 4He →44Ti + 5,13 МэВ; 44Ti + 4He → 48Cr + 7,70 МэВ; 48Cr + 4He → 52Fe + 7,94 МэВ; 52Fe + 4He →56Ni + 8,00 МэВ.
4 °Cа является последним стабильным изотопом в этом списке. Позже 36Ar, 44Ti, 48Cr, 52Fe и 56Ni распадаются, образуя остальные элементы вплоть до 56Fe. Еще более тяжелые элементы образуются в результате захвата нейтронов, который идет либо медленно (s-процесс), либо быстро (r-процесс). S-процесс производит элементы вплоть до свинца, а r-процесс происходит при вспышках сверхновых и производит остальную часть таблицы Менделеева. Все эти процессы происходят на разных этапах эволюции Вселенной.
Как в ранней Вселенной, так и внутри звезд могут образовываться элементы не тяжелее железа. В то же время на Земле существуют залежи более тяжелых элементов, например урана. Откуда же они взялись? Считается, что более тяжелые элементы синтезируются во время взрывов новых и сверхновых звезд. Из частей сброшенной во время взрыва оболочки могут образоваться новые звездные системы. Так и произошло с нашим Солнцем, которое образовалось из остатков взрыва предыдущей звезды. Астрономы называют такие звезды звездами второго поколения.
Расчеты показывают, что наблюдаемое обилие тяжелых элементов требует по меньшей мере двух последовательных вспышек сверхновых и Солнце – это молодая звезда третьего поколения. Таким образом, Солнце вместе с Землей, да и мы с вами появились из хлама, оставшегося после взрыва сверхновой, которая сама уже была «секонд-хендом». Мы упоминали, что изучение науки может быть вредным для вашего эго?
