Низ угљеник-азот-кисеоник

Prikaz Шаблон:CNO I niza

Niz ugljenik – azot – kiseonik ili CNO niz je jedna od dve reakcije nuklearne fuzije, kojom zvezde pretvaraju vodonik u helijum, a druga je niz proton – proton. Razlika je da je kod CNO низа за нуклеарну фузију потребан катализатор. Теорија тврди да су то процеси који превладавају код звезда који су веће барем 30% од нашег Сунца. Разлика је у почетним температурама, тако да је за почетак p-p низа потребна температура од 4 000 000 К, док за CNO низ потребно за почетак око 13 000 000 K. Код ЦНО низа излазна енергија пуно брже расте с повећањем температуре и код температуре 17 000 000 К тај процес превладава у већим звездама од Сунца. Сунце има температуру у језгру око 15 700 000 K и само 1,7% хелијума се добије с CNO низом.

Код CNO низа, четири протона (језгре водоника) се спајају, користећи изотопе угљеника, азота и кисеоника, стварају алфа-честице, два позитрона и два неутрина. Позитрони ће одмах нестати реагирајући с електронима, ослобађајући енергију у облику гама-честица. Неутрини који побегну одмах, односе и део енергије. Изотопи угљеника, азота и кисеоника служе као катализатори за велики број процеса.

CNO I низ

Главна реакција код CNO низа је: ₆¹²C -> ₇¹³N -> ₆¹³C -> ₇¹⁴N -> ₈¹⁵O -> ₇¹⁵N -> ₆¹²C ₆¹²C + ₁¹H -> ₇¹³N + y + 1,95 MeV

₇¹³N -> ₆¹³C + e⁺ + v_e + 2,22 MeV

₆¹³C + ₁¹H -> ₇¹⁴N + y + 7,54 MeV

₇¹⁴N + ₁¹H -> ₈¹⁵O + y + 7,35 MeV

₈¹⁵O -> ₇¹⁵N + e⁺ + v_e + 2,75 MeV

₇¹⁵N + ₁¹H -> ₆¹²C + ₂⁴He + 4,96 MeV где се језгро угљеника-12 које се користи у првој реакцији, обнавља у задњој реакцији.

CNO II низ

То је јако мали пут реакције који се дешава у Сунчевом језгру, само око 0,04%, и коначна реакција не ствара угљеник-12 и алфа-честице, већ се ствара кисеоник-16 и фотон: ₇¹⁵N -> ₈¹⁶O -> ₈¹⁷F -> ₈¹⁷O -> ₇¹⁴N -> ₈¹⁵O -> ₇¹⁵N ₇¹⁵N + ₁¹H -> ₈¹⁶O + y + 12,13 MeV

₈¹⁶O + ₁¹H -> ₉¹⁷F + y + 0,60 MeV

₉¹⁷F -> ₈¹⁷O + e⁺ + v_e + 2,76 MeV

₈¹⁷O + ₁¹H -> ₇¹⁴N + ₂⁴He + 1,19 MeV

₇¹⁴N + ₁¹H -> ₈¹⁵O + y + 7,35 MeV

₈¹⁵O -> ₇¹⁵N + e⁺ + v_e + 2,75 MeV Као што угљеник, азот и кисеоник су укључени у главни пут, овде се појављује флуор, на споредном путу и служи само као катализатор, не скупљајући се у звезда.

OF низ

Овај пут је значајан само за масивне звезде. Реакција почиње када ЦНО II низ ствара: ₈¹⁷O -> ₉¹⁸F -> ₈¹⁸O -> ₉¹⁹F -> ₈¹⁶O -> ₉¹⁷F -> ₈¹⁷O ₈¹⁷O + ₁¹H -> ₉¹⁸F + y + 5,61 MeV

₉¹⁸F -> ₈¹⁸O + e⁺ + v_e + 1,656 MeV

₈¹⁸O + ₁¹H -> ₉¹⁹F + y + 7,994 MeV

₉¹⁹F + ₁¹H -> ₈¹⁶O + ₂⁴He + 8,114 MeV

₈¹⁶O + ₁¹H -> ₉¹⁷F + y + 0,60 MeV

₉¹⁷F -> ₈¹⁷O + e⁺ + v_e + 2,76 MeV Треба приметити да сви циклуси дају исте резултате:

4 x ₁¹H -> ₂⁴He + 2 x e⁺ + 2 x v_e + 3 x y + 26,8 MeV

Употреба у астрономији

Код звездане еволуције удео појединих језгри угљеника, азота и кисеоника се мења. Када је та врста нуклеарне фузије у равнотежи, удео угљеника-12/угљеника-13 је 3,5, а азот-14 постаје најзаступљенији с обзиром на почетне услове. За време звездане еволуције, конвективно мешање доноси материал из CNO низа према површини, мењајући састав звезде. Код црвеног дива је примећен мањи удео угљеника-12/угљеника-13 и угљеника-12/азот-14 у односу на главни низ звезда. Присуство угљеника, азота и кисеоника је примећено у спољашњим деловима звезда које имају до 150 маса Сунца.