Пик железа представляет собой локальный максимум вблизи Fe ( Cr , Mn , Fe, Co и Ni ) на графике распространенности химических элементов .
Для элементов легче железа в периодической таблице ядерный синтез выделяет энергию . Для железа и для всех более тяжелых элементов ядерный синтез потребляет энергию . Химические элементы вплоть до пика железа производятся в обычном звездном нуклеосинтезе , причем альфа-элементы особенно распространены. Некоторые более тяжелые элементы производятся менее эффективными процессами, такими как r-процесс и s-процесс . Элементы с атомными номерами, близкими к железу, производятся в больших количествах в сверхновых из-за взрывного синтеза кислорода и кремния , за которым следует радиоактивный распад ядер, таких как никель-56 . В среднем более тяжелые элементы менее распространены во Вселенной, но некоторые из тех, что близки к железу, сравнительно более распространены, чем можно было бы ожидать из этой тенденции. [1]
График ядерной энергии связи на нуклон для всех элементов показывает резкое увеличение до пика вблизи никеля, а затем медленное уменьшение для более тяжелых элементов. Возрастающие значения энергии связи представляют энергию, высвобождаемую при перегруппировке набора ядер в другой набор, для которого сумма ядерных энергий связи выше. Легкие элементы, такие как водород, выделяют большое количество энергии (значительное увеличение энергии связи) при объединении с образованием более тяжелых ядер. Наоборот, тяжелые элементы, такие как уран, выделяют энергию при преобразовании в более легкие ядра посредством альфа-распада и ядерного деления .56
28Ни
является наиболее термодинамически выгодным в ядрах массивных звезд . Хотя железо-58 и никель-62 имеют еще более высокую (на нуклон) энергию связи, их синтез не может быть достигнут в больших количествах, поскольку необходимое количество нейтронов обычно отсутствует в ядерном материале звезд, и они не могут быть получены в альфа-процессе (их массовые числа не кратны 4).