Lithiumfusion

Die Lithiumfusion, auch als Lithiumbrennen bezeichnet, umfasst thermonukleare Reaktionen, durch die Lithium in Sternen abgebaut wird. Die Lithiumfusion spielt eine wichtige Rolle in der Nukleosynthese und beeinflusst die chemische Zusammensetzung und Entwicklung von Sternen, insbesondere massearmer Sterne und Brauner Zwerge.

In Sternen findet die Lithium-Fusion hauptsächlich durch Protonenbeschuss statt. Die häufigste Reaktion ist die Fusion von Lithium-7 (⁷Li) mit einem Proton (p = ¹H). Der intermediär gebildete instabile Beryllium-8-Kern (⁸Be) zerfällt dabei weiter in zwei Helium-4-Kerne (⁴He):

${}_{3}^{7}Li+{}_{1}^{1}H\rightarrow {}_{4}^{8}Be\rightarrow 2\,{}_{2}^{4}He+17{,}35\;MeV$

Diese Reaktion tritt auch als dritter Teilschritt der Proton-Proton-II-Kette auf, die aber hier ohne die beiden vorangegangen Reaktionsschritte abläuft, durch die erst ⁷Li gebildet wird. Beim Lithiumbrennen wird das bereits vorhandene Lithium benutzt. Es setzt bei niedrigeren Temperaturen ein als das Wasserstoff- oder Heliumbrennen und beginnt bereits bei etwa 2,5 · 10⁶ K (2,5 Millionen Kelvin).

Die Bedeutung der Lithium-Fusion für die Nukleosynthese liegt in ihrer Auswirkung auf die chemische Zusammensetzung von Sternen und die Sternentwicklung. In massearmen Sternen und Braunen Zwergen führt das Lithium-Brennen zu einer Verringerung des Lithiumgehalts im stellaren Kern, was wiederum Einfluss auf deren Entwicklung hat. Die Konvektion in massearmen Sternen sorgt dafür, dass das Lithium im gesamten Volumen des Sterns verbraucht wird, daher ist das Vorhandensein der Lithium-Linie im Spektrum eines potentiellen Braunen Zwerges ein starker Indikator dafür, dass er tatsächlich substellar ist. Das Vorhandensein oder Fehlen von Lithium in der Atmosphäre eines massearmen Sterns oder Braunen Zwergs kann daher als Indikator für dessen Alter und Entwicklung verwendet werden.