Le processus triple alpha est le moyen par lequel les étoiles fusionnent des noyaux d’hélium en noyaux de carbone et d’oxygène lorsqu’elles ont épuisé leur carburant hydrogène. Initier le processus triple-alpha nécessite des températures soutenues de plus de 100,000,000 100 XNUMX K et une densité d’hélium suffisante. Cela se produit lorsqu’une étoile commence à accumuler des quantités substantielles de « cendres » d’hélium dans son noyau à cause de la combustion d’hydrogène. L’hélium n’a nulle part où aller et ne produit pas sa propre énergie, il s’agrège donc dans le noyau et se contracte. La contraction augmente énormément la chaleur et la pression. À XNUMX mégaKelvins, le processus triple-alpha, également connu sous le nom de combustion de l’hélium, démarre.
Le processus triple-alpha tire son nom du fait que le processus est la fusion de trois particules alpha. Une particule alpha est constituée de deux protons et de deux neutrons liés ensemble, ce qui équivaut à un noyau d’hélium. Sous les pressions colossales du noyau stellaire, deux noyaux d’hélium peuvent être amenés à se combiner en un noyau de béryllium, libérant un rayon gamma dans le processus. Le noyau de béryllium est instable, en 2.6 × 10-16 secondes, il s’effondre en noyaux d’hélium. Mais si suffisamment de noyaux de béryllium sont créés en continu, l’un finira par fusionner avec un autre noyau d’hélium énergétique et créer du carbone, un noyau avec un total de six protons et six neutrons.
Le processus triple alpha se produit dans toutes les étoiles de masse faible à intermédiaire (0.6 à 10 masses solaires) à la fin de leur vie. Après l’étape de la géante rouge, qui comprend la combustion traditionnelle d’hydrogène dans une coque comprimée autour d’un noyau d’hélium, le noyau s’effondre et commence à brûler de l’hélium, lançant l’étoile dans la branche géante asymptotique du diagramme de Hertzsprung-Russell, qui compare la luminosité de l’étoile au type spectral .
La vitesse de la réaction triple alpha dépend fortement de la température du noyau – la vitesse de réaction est le produit de la température à la puissance 30 et de la densité au carré. Dans les petites étoiles, le noyau d’hélium devient si dense qu’il devient une forme de matière dégénérée, où les augmentations de température ne correspondent pas à des augmentations de volume. Cela peut conduire à une réaction triple alpha incontrôlée appelée flash d’hélium, où 60 à 80 % de l’hélium dans le noyau est incinéré en quelques minutes. Pour les étoiles plus grandes, l’hélium commence à fusionner sur une coquille à l’extérieur d’un noyau de carbone, l’empêchant d’atteindre l’état de matière dégénérée. Dans ces étoiles plus grandes, la combustion du carbone finit par s’amorcer.