Existe um processo natural pelo qual o hidrogênio é gerado a partir de elementos mais pesados ​​no cosmos?

sabemos que as estrelas fundem hidrogênio em hélio a partir de 3 MK; 13 MK no núcleo do Sol; a fusão de carbono começa acima de 500 milhões de K e a fusão de silício começa acima de 2700 milhões de K para comparação; sabemos que a fusão para no ferro, porque uma estrela precisa usar mais energia para fundir isso do que recebe de volta; elementos mais pesados ​​são criados principalmente em uma supernova (mas também possível em pequenas quantidades por processos especiais como captura de nêutrons); finalmente, estrelas parecidas com o sol acabam como anãs brancas, estrelas maiores como estrelas de nêutrons, estrelas de quarks, buracos negros; e os buracos negros acabam se transformando em radiação, em um futuro distante, quando o limite de massa estável dos buracos negros sobe alto o suficiente para que até os buracos negros mais maciços evaporem;

http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_Diagrams

então minha pergunta é: será como Stephen Baxter disse que, no futuro, apenas a radiação será deixada no universo? Especificamente, existe um processo natural por aí em que o hidrogênio é expelido no cosmos, convertido de volta a partir de elementos mais pesados, para regenerar o combustível das estrelas para que elas também brilhem em um futuro distante?

É claro que não precisamos nos preocupar com isso por enquanto. Isso está considerando apenas a nossa preocupação com o que daqui a 10 ^ 70 anos.

Não é possível dividir um núcleo maior em núcleos de hidrogênio sem gastar uma quantidade maior de energia que você recebe de volta . Isso ocorre porque o hidrogênio possui (de longe) a menor energia de ligação nuclear por núcleo (o protium tem zero de energia de ligação nuclear, embora o deutério e o trítio tenham alguma). Portanto, esse processo diminuiria a entropia do universo - uma violação das leis da termodinâmica.

Eu não poderia dizer se essas leis ainda se manteriam verdadeiras se houvesse uma " grande crise " (embora as observações atuais apóiem ​​um universo em expansão).

Existe um cenário chamado morte por calor , em que o universo simplesmente não tem energia para fazer nada - isto é, tudo é completamente uniforme. Não haveria gradientes ou anisotropias na distribuição de energia ou matéria.

Há algumas perguntas relevantes que alguém gostaria de fazer:

1) Os prótons decaem e, se sim, o que eles decaem? A resposta parece não , ou pelo menos a vida teórica do próton deve aumentar como resultado dessas experiências. Se o fizerem, eventualmente o universo poderá terminar em um estado de radiação (e energia escura e matéria escura, a menos que também decaia).

2) O hidrogênio é um subproduto de qualquer processo natural de decomposição? Abaixo está uma tabela de todos os nuclídeos conhecidos.

Como você pode ver, a maioria dos elementos (não necessariamente em número ou massa no universo) decai por algum tipo de processo. Existe uma cordilheira 'estável' (chamada de ilha da estabilidade, cercada pelo mar de instabilidade) de elementos que felizmente existirão para sempre.

$\beta^{-}$$\beta^{+}$$\alpha$

Agora, dado que existem maneiras de os elementos pesados ​​produzirem prótons naturalmente, a pergunta que faço é qual é a taxa desses processos no universo em comparação com os processos de fusão que ocorrem no centro das estrelas. Não tenho certeza se poderia dar uma resposta a essa pergunta (ou até mesmo apontar o material apropriado), mas, em princípio, essas taxas são conhecidas. Eu imagino que seria muita contabilidade para corrigi-lo.

Parece que os buracos negros primordiais produzem anti-prótons, e está implícito no artigo vinculado que eles são capazes de produzir todos os tipos de outras partículas. Então talvez até prótons.

Além disso, acho que durante as reações de fissão natural ou de colisão de núcleos, podem ser produzidos fragmentos que também são prótons únicos.

Os raios cósmicos parecem consistir principalmente de prótons . A questão é se esses prótons foram produzidos no big bang ou se são originários de outras fontes. O artigo afirma que muitos raios cósmicos provêm de supernovas. No entanto, isso não responde à pergunta se os prótons foram produzidos na supernova a partir de elementos mais pesados.

Como não sou astrofísico, fico feliz em aguardar comentários ou outras respostas!

Edit: Eu li sobre outro mecanismo sobre como criar elétrons e prótons: interação de dois fótons . Cito o artigo da Wikipedia:

A lei de conservação de energia estabelece uma energia mínima de fóton necessária para a criação de um par de férmions: esse limiar de energia deve ser maior que a energia de repouso total dos férmions criados. Para criar um par elétron-pósitron, a energia total dos fótons deve ser pelo menos 2mec2 = 2 × 0,511 MeV = 1,022 MeV (me é a massa de um elétron ec é a velocidade da luz no vácuo), um valor de energia que corresponde para fótons de raios gama suaves. A criação de um par muito mais massivo, como um próton e um antipróton, requer fótons com energia superior a 1,88 GeV (fótons de raios gama).

Os primeiros cálculos da taxa de produção de e + -e-par na colisão fóton-fóton foram feitos por Lev Landau em 1934. 1 Foi previsto que o processo de criação de e-e-par (via colisões de fótons) domina na colisão de ultra- partículas carregadas relativísticas - porque esses fótons são irradiados em cones estreitos ao longo da direção do movimento da partícula original, aumentando consideravelmente o fluxo de fótons.

Em colisores de partículas de alta energia, os eventos de criação de matéria produziram uma ampla variedade de partículas pesadas exóticas que precipitam dos jatos de fótons em colisão (veja a física de dois fótons). Atualmente, a física de dois fótons estuda a criação de vários pares de férmions, tanto teórica quanto experimentalmente (usando aceleradores de partículas, chuveiros de ar, isótopos radioativos, etc.).

$10^{10}$

Todos esses processos provavelmente não serão suficientes para formar novas estrelas.