Γιατί ο σίδηρος είναι το τελευταίο στοιχείο στα αστέρια;

Μια Κοσμική Σπείρα., παγωμένη στο χρόνο. Αυτός είναι ο Μεσιέ 77 - ένας εκπληκτικός σπειροειδής γαλαξίας 45 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, στον Cetus-Κήτο. Με το παρατσούκλι «Γαλαξίας Καλαμάρι», τα στριφογυριστά, πλοκάμια βραχίονες του είναι πλούσιοι σε περιοχές σχηματισμού άστρων και σκοτεινές λωρίδες σκόνης. Στην καρδιά του λάμπει ένας φωτεινός πυρήνας, που καταγράφηκε με απίστευτη λεπτομέρεια από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble χρησιμοποιώντας υπεριώδες και οπτικό φως.Από: ESA/Hubble & NASA, L. C. Ho, D. Thilker.

Γιατί ο σίδηρος (Fe) είναι το τελευταίο στοιχείο που παράγεται σε ένα καταρρέον αστέρι; 

Ο σίδηρος (Fe) είναι το τελευταίο στοιχείο που παράγεται από την πυρηνική σύντηξη σε ένα καταρρέον αστέρι, επειδή έχει την υψηλότερη ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο, που σημαίνει ότι περαιτέρω αντιδράσεις σύντηξης θα απαιτούσαν την εισαγωγή ενέργειας αντί για την απελευθέρωσή της. Αυτή η απορρόφηση ενέργειας προκαλεί τη διακοπή της διαδικασίας σύντηξης, οδηγώντας στην κατάρρευση του πυρήνα του αστεριού και ενδεχομένως στην πυροδότηση μιας σουπερνόβα.

Τι είναι τόσο ξεχωριστό με τον σίδηρο; Αφήνοντας κατά μέρος τα καταρρέοντα αστέρια, αυτό που είναι ξεχωριστό με τον σίδηρο είναι ότι διάφοροι ανταγωνιστικοί παράγοντες επηρεάζουν την πυρηνική σταθερότητα. 

Πάρα πολλά νετρόνια ή πρωτόνια δημιουργούν αστάθεια. Περισσότερα νουκλεόνια σημαίνουν περισσότερη σταθερότητα. Αλλά πάρα πολλά πρωτόνια είναι επίσης ασταθή, επειδή η έλξη μεταξύ των πυρήνων είναι πολύ μικρής εμβέλειας, όπως η κόλλα, ενώ η ηλεκτροστατική άπωση[ η δύναμη που απωθεί φορτισμένα σωματίδια με το ίδιο ηλεκτρικό φορτίο και τα δύο θετικά ή και τα δύο αρνητικά). Αυτή η άπωση είναι ένα θεμελιώδες φαινόμενο στη φυσική, που εξηγεί πώς τα φορτισμένα αντικείμενα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μεταξύ των πρωτονίων είναι μεγάλης εμβέλειας. 

Κάθε επιπλέον πρωτόνιο «έλκεται» μόνο από τα νουκλεόνια που «αγγίζει», αλλά απωθείται από όλα τα άλλα πρωτόνια στον πυρήνα. Ο σίδηρος βρίσκεται σε μια ζώνη  Goldilock [«Χρυσομαλλούσας»], με όσο το δυνατόν περισσότερα πρωτόνια και νετρόνια πριν η άπωση «συσπειρωθεί».

Andrew Winkler/quora.com