Apa yang terjadi pada oksigen yang diproduksi di Matahari (atau bintang lain)?

9

Melalui fusi nuklir, Matahari dapat (atau paling tidak, suatu hari nanti) menghasilkan atom dari semua elemen hingga dan termasuk oksigen . Dan dalam kimia terestrial setidaknya, ketika Anda menggabungkan oksigen, hidrogen, dan sedikit panas Anda mendapatkan air. Atau lithium dan oksigen dan panas akan menghasilkan lithium oksida. Komponen-komponen individual tersebut semuanya tersedia dalam bintang seperti Matahari.

Jadi pertanyaan saya adalah, apakah oksigen yang dihasilkan oleh Matahari (atau bintang lain, sekarang, di masa depan, atau di masa lalu) bereaksi secara kimia (misalnya, melalui proses oksidasi atau pembakaran) dengan unsur-unsur lain yang ada di atmosfer bintang ?

Atau saya kira lebih umum, apakah unsur-unsur yang terbentuk melalui fusi nuklir dalam sebuah bintang berinteraksi secara kimia untuk menghasilkan molekul yang lebih kompleks (dan jika tidak, maka mengapa tidak)?

the-sun stellar-evolution astrochemistry stellar-atmospheres aroth
sumber
1
Harap dicatat bahwa unsur-unsur yang lebih berat daripada oksigen akan diproduksi di Matahari (dalam fase AGB) melalui proses-s (tangkapan neutron).
Rob Jeffries

Jawaban:

6

Matahari adalah bintang urutan utama kecil. Itu tidak menghasilkan oksigen melalui fusi. Tidak bisa. Suhu dan tekanan di inti Matahari terlalu rendah. Fusion in the Sun saat ini terbatas pada produksi helium. Ini akan tetap menjadi kasus selama beberapa miliar tahun.

Konon, ada oksigen di Matahari, sekitar 1% massa. Oksigen ini diproduksi sejak lama oleh bintang-bintang lain pada tahap akhir kehidupan mereka. Matahari kita adalah bintang generasi ketiga (atau lebih). Sebagian besar Matahari terlalu panas untuk digabungkan oleh atom-atom oksigen tersebut secara kimia. Satu pengecualian adalah bintik matahari, daerah yang relatif dingin di fotosfer Matahari. (Relatif dingin berarti kurang dari 4.500 kelvin, jadi masih cukup panas.) Molekul dapat terbentuk pada suhu rendah ini, dan para ilmuwan memang melihat tanda tangan banyak molekul berbeda dalam cahaya yang berasal dari Matahari.


Perbarui, sebagai tanggapan atas pengeditan terhadap pertanyaan

Molekul tidak dapat terbentuk di dalam bintang. Suhunya terlalu tinggi. Molekul terurai (terpecah) menjadi bagian-bagian penyusunnya pada suhu tinggi. Fotosfer Matahari sekitar 5800 kelvin, yang sudah terlalu panas untuk menopang sangat banyak molekul. Temperatur naik dengan cepat dengan meningkatnya kedalaman di bawah photosphere. Suhu inti Matahari adalah sekitar 15 juta kelvin (27 juta Fahrenheit), dan Matahari adalah bintang kecil. Bintang yang lebih besar bahkan memiliki suhu inti yang lebih tinggi. Pada 15 juta kelvin, bahkan tidak ada atom, apalagi molekul. Sebaliknya ada inti atom dan elektron. Atom-atom dilucuti elektronnya pada suhu ekstrem itu.

Dalam lima hingga tujuh miliar tahun, Matahari kita akan menyatukan semua hidrogen dalam inti menjadi helium. Saat itulah Matahari kita akan menjadi raksasa merah. Meski begitu, tetap saja tidak akan menghasilkan oksigen. Tahap pertama yang dialami satu bintang massa matahari setelah meninggalkan urutan utama adalah fase raksasa merah, di mana inti adalah massa helium inert yang dikelilingi oleh cangkang hidrogen peleburan.

Akhirnya (setelah satu miliar tahun atau lebih), suhu inti helium itu akan naik ke titik di mana helium mulai melebur menjadi karbon, ditambah sedikit oksigen melalui langkah pertama pada tangga alfa. Pada titik ini, Matahari akan meninggalkan fase raksasa merah dan bergabung dengan cabang horizontal diagram Hertzsprung-Russell. Ini adalah fase kehidupan bintang yang agak pendek. Karbon dan oksigen yang dihasilkan oleh fusi helium dengan cepat (dalam kerangka waktu bintang) membentuk inti inert. Pada saat itu, matahari kita akan menjadi raksasa merah asimptotik.

Fase raksasa merah dan fase merah raksasa asimptotik adalah urusan yang agak berantakan, didera kejang-kejang di mana bintang mengeluarkan banyak gas. Matahari kita akan kehilangan sekitar setengah massanya karena kejang-kejang seperti itu. Molekul terbentuk ketika gas ini dikeluarkan mendingin. Ini menghasilkan beberapa gambar tercantik dalam astronomi, yang ditunjukkan di bawah ini.

David Hammen
sumber
1
Tidak yakin apakah poin pertama relevan, atau bahkan akurat. Menurut informasi di sini , di sini , dan di sini Matahari cukup besar untuk menghasilkan oksigen. Jika tidak hari ini maka di beberapa titik dalam siklus hidupnya.
Agustus
2
@aroth: Poin pertama sepenuhnya relevan dan lengkap akurat. Baca referensi kedua dan ketiga Anda dengan cermat. Saya bukan penggemar wikipedia, tapi tentu saja lebih baik daripada jawaban yahoo. Matahari pada akhirnya akan menghasilkan oksigen, tetapi pertama-tama ia harus menguras semua hidrogen dalam inti. Maka itu akan menjadi raksasa merah (dan itu masih tidak akan menghasilkan oksigen). Matahari hanya akan menghasilkan oksigen ketika ia meninggalkan panggung raksasa merah untuk bergabung dengan cabang horisontal. Itu tidak akan terjadi selama beberapa miliar tahun.
David Hammen
1
Ya, itulah mengapa "Tidak bisa" tidak akurat. Itu bisa dan akan , hanya belum untuk sementara waktu. Sebuah panjang, panjang sementara, benar. Tetapi Matahari beberapa miliar tahun dari sekarang masih "Matahari", seperti halnya "Matahari" sekitar ~ 4 miliar tahun yang lalu ketika ia memulai keberadaannya. Adapun relevansi ... substansi pertanyaannya adalah tentang apa yang terjadi pada unsur-unsur kimia reaktif dalam sebuah bintang dan mengapa (yang kedua setengah dari alamat jawaban Anda), bukan tentang apakah atau tidak Sun memproduksi oksigen sekarang .
Agustus
@aroth: Pertanyaan Anda diungkapkan dalam present tense pada saat saya menulis jawaban ini. (Paragraf kedua dalam pertanyaan Anda masih diutarakan dalam present tense.) Saya menjawab pertanyaan yang Anda tulis semula, bukan pertanyaan yang saat ini diedit.
David Hammen 4-15
Dalam present tense, tetapi juga dengan ringkasan umum yang dimaksudkan untuk memperjelas bahwa subjeknya adalah "apa yang terjadi pada elemen reaktif ketika mereka ada ". Ngomong-ngomong, saya sudah mengedit pertanyaan untuk mudah-mudahan membuatnya lebih jelas apa yang sebenarnya ditanyakan.
Agustus
4

Jawabannya iya. Pembentukan molekul adalah umum di bidang foto luar bintang dingin, dan molekul-molekul itu sering mengandung oksigen. Contoh yang jelas dan umum adalah TiO, VO.

Kimia ini hampir seluruhnya terjadi ketika suhu jatuh di bawah 5000K, karena kalau tidak molekul-molekulnya terpisah. Karena itu tidak pernah terjadi pada interior bintang.

Matahari akan membentuk molekul (melibatkan O) pada tahap akhir kehidupannya, pertama di atmosfernya ketika ia menjadi raksasa merah (dalam jumlah kecil). Oksigen dalam molekul-molekul ini tidak diproduksi di Matahari, itu sudah ada di sana. Pembentukan molekul yang lebih luas terjadi ketika ia naik Cabang Raksasa Asymptotic, sebelum kehilangan sekitar setengah amplopnya ke pulsasi termal dan angin bintang yang kuat. Di sini, beberapa oksigen dibuat dalam cangkang helium yang terbakar di dalam Matahari dan diangkut ke permukaan dengan pencampuran konvektif.

Rob Jeffries
sumber