Горение водорода в CNOF цикле

Общая схема превращения водорода в гелий в CNOF цикле представлена на данном рисунке. В процессе превращения ядра (изотопы) углерода, азота и кислорода используются как катализаторы, обеспечивающие прохождение реакций, но не расходующиеся (в основном) сами. На рисунке стабильные ядра представлены в виде правильных шаров разного цвета, а не стабильные - в виде деформированных образований. Все нестабильные состояния имеют относительно малые времена жизни (не более десятка минут) и не успевают прореагировать с окружающими протонами при спокойном (невзрывном) горении водорода. Все нестабильные ядра распадаются с испусканием позитрона и нейтрино (на рисунке это обозначено маленькими зелеными и голубыми ниточками, исходящими из нестабильных ядер). Основные превращения происходят при захвате протонов стабильными ядрами (на рисунке зеленые протоны бомбардируют ядра - желтые пятна в местах бомбардировки означают выделение g-квантов). Если при захвате протона получает новое ядро и гамма квант - то результат этого превращения обозначается желтой стрелкой. Однако в ряде случаев при таком захвате получается a-частица, то есть нужный нам результат. В этих случаях переход к новому ядру обозначен розовой стрелкой. В большинстве случаев образование гелия происходит паралельно с "нормальным" протонным захватом, то есть получается точка ветвления (таких точек на рисунке четыре), которые и обуславливают сложную структуру цикла. В действительности, вероятность канала с образованием гелия почти во всех случаях значительно больше альтернативного канала, так что роль всех остальных реакций, кроме первого CN-цикла в энерговыделении невелика. Однако, остальные циклы очень важны, если мы пытаемся объяснить наблюдаемые содержания элементов в звездах.

Самая медленная реакция в цикле ¹⁴N(p,g)¹⁵O. Ее используют в случае упрощенных расчетов энерговыделения. Из-за ее медленности, происходит довольно быстрое превращение начального ¹²C в ¹⁴N, и только после снижения концентрации углерода в десятки раз, скорости приходят в равновесие. В дальнейшем (по мере выгорания водорода), концентрация азота-14 медленно, но неуклонно возрастает.