Oude astronomen dachten dat de zon een vuurbal was, maar nu weten astronomen dat het kernfusie is die plaatsvindt in de kern van sterren waardoor ze zoveel energie kunnen afgeven. Laten we eens kijken naar de voorwaarden die nodig zijn om kernfusie te creëren in sterren en enkele van de verschillende kinderen van fusie die kunnen doorgaan.
De kern van een ster is een intense omgeving. De druk is enorm en de temperaturen kunnen hoger zijn dan 15 miljoen Kelvin. Maar dit is het soort voorwaarden dat nodig is om kernfusie te laten plaatsvinden. Zodra deze omstandigheden in de kern van een ster zijn bereikt, zet kernfusie via een meerfasig proces waterstofatomen om in heliumatomen.
Om dit proces te voltooien, worden twee waterstofatomen samengevoegd tot een deuteriumatoom. Dit deuteriumatoom kan vervolgens worden samengevoegd met een ander waterstof om een lichte isotoop van helium te vormen - 3Hij. Ten slotte kunnen twee van de helium-3-kernen worden samengevoegd tot een helium-4-atoom. Deze hele reactie is exotherm, en geeft dus een enorme hoeveelheid energie vrij in de vorm van gammastraling. Deze gammastralen moeten de lange, langzame reis door de ster maken, worden geabsorbeerd en vervolgens opnieuw uitgezonden van atoom naar atoom. Dit brengt de energie van de gammastraling terug tot het zichtbare spectrum dat we van het oppervlak van sterren zien stromen.
Deze fusiecyclus staat bekend als de proton-proton-ketting en het is de reactie die plaatsvindt in sterren met de massa van onze zon. Als sterren meer dan 1,5 zonsmassa hebben, gebruiken ze een ander proces dat de CNO-cyclus (koolstof-stikstof-zuurstof) wordt genoemd. Hierbij smelten vier protonen samen met koolstof, stikstof en zuurstof als katalysator.
Sterren kunnen energie uitzenden zolang ze waterstofbrandstof in hun kern hebben. Zodra deze waterstof op is, stoppen de fusiereacties en begint de ster te krimpen en af te koelen. Sommige sterren worden gewoon witte dwergen, terwijl meer massieve sterren het fusieproces kunnen voortzetten met helium en zelfs zwaardere elementen.
We hebben veel artikelen over sterren geschreven hier op Space Magazine. Hier is een artikel over een ster die onlangs zijn fusiereacties heeft stopgezet, en hier is een ster die zijn fusiereacties opnieuw heeft aangewakkerd.
Als je meer informatie over sterren wilt, bekijk dan Hubblesite's nieuwsberichten over sterren, en hier is de startpagina van sterren en sterrenstelsels.
We hebben verschillende afleveringen van Astronomy Cast over sterren opgenomen. Hier zijn er twee die je misschien handig vindt: Aflevering 12: Waar komen babysterren vandaan en aflevering 13: Waar gaan sterren naartoe als ze sterven?
Referenties:
http://www.jet.efda.org/fusion-basics/what-is-fusion/
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/procyc.html
http://large.stanford.edu/courses/2011/ph241/olson1/
