Niz ugljenik-azot-kiseonik

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 niza za nuklearnu fuziju potreban katalizator. Teorija tvrdi da su to procesi koji prevladavaju kod zvezda koji su veće barem 30% od našeg Sunca. Razlika je u početnim temperaturama, tako da je za početak p-p niza potrebna temperatura od 4 000 000 K, dok za CNO niz potrebno za početak oko 13 000 000 K. Kod CNO niza izlazna energija puno brže raste s povećanjem temperature i kod temperature 17 000 000 K taj proces prevladava u većim zvezdama od Sunca. Sunce ima temperaturu u jezgru oko 15 700 000 K i samo 1,7% helijuma se dobije s CNO nizom.

Prikaz Шаблон:CNO I niza

Kod CNO niza, četiri protona (jezgre vodonika) se spajaju, koristeći izotope ugljenika, azota i kiseonika, stvaraju alfa-čestice, dva pozitrona i dva neutrina. Pozitroni će odmah nestati reagirajući s elektronima, oslobađajući energiju u obliku gama-čestica. Neutrini koji pobegnu odmah, odnose i deo energije. Izotopi ugljenika, azota i kiseonika služe kao katalizatori za veliki broj procesa.

CNO I niz

Glavna reakcija kod CNO niza je: 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 gde se jezgro ugljenika-12 koje se koristi u prvoj reakciji, obnavlja u zadnjoj reakciji.

CNO II niz

To je jako mali put reakcije koji se dešava u Sunčevom jezgru, samo oko 0,04%, i konačna reakcija ne stvara ugljenik-12 i alfa-čestice, već se stvara kiseonik-16 i foton: 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 Kao što ugljenik, azot i kiseonik su uključeni u glavni put, ovde se pojavljuje fluor, na sporednom putu i služi samo kao katalizator, ne skupljajući se u zvezda.

OF niz

Ovaj put je značajan samo za masivne zvezde. Reakcija počinje kada CNO II niz stvara: 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 Treba primetiti da svi ciklusi daju iste rezultate:

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

Upotreba u astronomiji

Kod zvezdane evolucije udeo pojedinih jezgri ugljenika, azota i kiseonika se menja. Kada je ta vrsta nuklearne fuzije u ravnoteži, udeo ugljenika-12/ugljenika-13 je 3,5, a azot-14 postaje najzastupljeniji s obzirom na početne uslove. Za vreme zvezdane evolucije, konvektivno mešanje donosi material iz CNO niza prema površini, menjajući sastav zvezde. Kod crvenog diva je primećen manji udeo ugljenika-12/ugljenika-13 i ugljenika-12/azot-14 u odnosu na glavni niz zvezda. Prisustvo ugljenika, azota i kiseonika je primećeno u spoljašnjim delovima zvezda koje imaju do 150 masa Sunca.