Производството на елементи при свръхнови експлозии е нещо, което приемаме за даденост днес. Но къде точно и кога се провежда тази нуклеосинтеза, все още не е ясно - а опитите за изчисляване на сценариите на колапс на ядрен компютър все още изтласкват текущите изчислителни мощности до своите граници.
Звездният синтез в звездите на основната последователност може да изгради някои елементи до и включително желязо. По-нататъшното производство на по-тежки елементи може да се осъществи и от някои семенни елементи, улавящи неутрони, за да образуват изотопи. След това тези улавени неутрони могат да претърпят бета-разпад, оставяйки след себе си един или повече протони, което по същество означава, че имате нов елемент с по-високо атомно число (където атомният номер е броят на протоните в ядрото).
Този „бавен“ процес или процес на изграждане на по-тежки елементи от, да речем, желязо (26 протона) се осъществява най-често при червени гиганти (изработване на елементи като мед с 29 протона и дори талий с 81 протона).
Но има и бърз или r-процес, който се осъществява за секунди в свръхновите срутвания на ядрото (които са свръхнови типове 1b, 1c и 2). Вместо стабилната, стъпаловидна сграда през хиляди години, наблюдавана в s-процеса - семенните елементи при експлозия на свръхнова имат множество неутрони, заседнали в тях, като в същото време са изложени на разпадащи се гама лъчи. Тази комбинация от сили може да изгради широк спектър от леки и тежки елементи, по-специално много тежки елементи от олово (82 протона) до плутоний (94 протона), които не могат да бъдат получени чрез s-процеса.
Преди експлозия на свръхнова, термоядрените реакции в масивна звезда прогресивно преминават първо през водород, след това хелий, въглерод, неон, кислород и накрая силиций - от този момент се развива желязна сърцевина, която не може да бъде подложена на по-нататъшно синтезиране. Веднага щом ядрото на желязото нарасне до 1,4 слънчеви маси (границата на Чандрасехар), то се срива навътре с близо една четвърт от скоростта на светлината, докато самите железни ядра се разпадат.
Останалата част от звездата се свива навътре, за да запълни създаденото пространство, но вътрешното ядро „отскача“ обратно навън, тъй като топлината, получена при първоначалния срив, го кара да „кипи“. Това създава ударна вълна - малко като гръмотевичен клап, умножен по много порядъци, което е началото на експлозията на свръхнова. Ударната вълна издухва околните слоеве на звездата - макар че веднага след като този материал се разшири навън, той също започва да се охлажда. Така че, не е ясно дали в този момент се случва r-процес нуклеосинтеза.
Но срутеното желязно ядро още не е завършено. Енергията, генерирана като ядрото, сгъстено навътре, разгражда много железни ядра в хелиеви ядра и неутрони. Освен това, електроните започват да се комбинират с протони, за да образуват неутрони, така че ядрото на звездата след този първоначален скачане да се установи в ново основно състояние на компресирани неутрони - по същество прото-неутронна звезда. Той е в състояние да се „утаи“ благодарение на отделянето на огромен изблик на неутрино, който пренася топлината далеч от сърцевината.
Именно този избухване на вятър неутрино води до остатъка от експлозията. Той наваксва и се забива във вече издуханата изхвърляща повърхност на външните слоеве на звездата на потомството, като отново нагрява този материал и добавя инерция към него. Изследователи (по-долу) са предложили, че именно това неутрино събитие от вятър („обратен шок“) е мястото на r-процеса.
Смята се, че r-процесът вероятно е приключил в рамките на няколко секунди, но все пак може да мине час или повече, преди свръхзвуковият взрив отпред да избухне през повърхността на звездата, давайки някои нови приноси към периодичната таблица.
Допълнителна информация: Arcones A. и Janka H. Съответстващи на нуклеосинтезата условия в изтичанията на свръхнови движени с неутрино. II. Обратният шок при двумерни симулации.
И, за исторически контекст, семенната книга по темата (известна още като B2FH хартия) Е. М. Бърбидж, Г. Р. Бърбидж, У. А. Фаулър и Ф. Хойл. (1957). Синтез на елементите в звезди. Rev Mod Phy 29 (4): 547. (Преди това почти всички мислеха, че всички елементи, образувани в Големия взрив - е, всички, освен Фред Хойл).
