Muinaiset tähtitieteilijät ajattelivat, että aurinko oli tulipallo, mutta nyt tähtitieteilijät tietävät, että sen ydinfuusio tapahtuu tähteiden ytimessä ja antaa heille mahdollisuuden tuottaa niin paljon energiaa. Katsotaanpa olosuhteita, jotka ovat välttämättömiä ydinfuusion aikaansaamiseksi tähtiin ja joihinkin fuusion erilaisiin lapsiin, jotka voivat jatkua.
Tähden ydin on intensiivinen ympäristö. Paineet ovat valtavat, ja lämpötilat voivat olla yli 15 miljoonaa kelviniä. Mutta nämä ovat sellaiset olosuhteet, joita tarvitset ydinfuusion tapahtumiseen. Kun nämä olosuhteet on saavutettu tähden ytimessä, ydinfuusio muuntaa vetyatomit heliumiatomeiksi monivaiheisen prosessin avulla.
Tämän prosessin suorittamiseksi kaksi vetyatomia sulautetaan yhteen deuteriumatomiksi. Tämä deuteriumatomi voidaan sitten sulauttaa toiseen vetyyn heeliumin kevyen isotoopin muodostamiseksi - 3Hän. Lopuksi kaksi helium-3-ytimestä voidaan sulauttaa yhteen helium-4-atomin muodostamiseksi. Tämä koko reaktio on eksoterminen, ja siten se vapauttaa valtavan määrän energiaa gammasäteiden muodossa. Näiden gammasäteiden on suoritettava pitkä hidas matka tähden läpi, absorboituneena ja sitten emittoituna uudelleen atomista atomiin. Tämä alentaa gammasäteiden energian näkyvään spektriin, jonka näemme virtaavan tähteiden pinnalta.
Tätä sulautumissykliä kutsutaan protoni-protoniketjuksi, ja se on reaktio, joka tapahtuu tähtien kanssa aurinkomme kanssa. Jos tähtiillä on enemmän kuin 1,5 aurinkoa, ne käyttävät erilaista prosessia, jota kutsutaan CNO (hiili-typpi-happi) -sykliksi. Tässä prosessissa neljä protonia sulautuvat käyttämällä hiiltä, typpeä ja happea katalyytteinä.
Tähdet voivat emittoida energiaa niin kauan kuin niiden ytimessä on vetypolttoaine. Kun tämä vety loppuu, fuusioreaktiot sulkeutuvat ja tähti alkaa kutistua ja jäähtyä. Jotkut tähdet muuttuvat vain valkoisiksi kääpiöiksi, kun taas massiivisemmat tähdet pystyvät jatkamaan fuusioprosessia käyttämällä heliumia ja jopa raskaampia elementtejä.
Olemme kirjoittaneet monia tähtiä koskevia artikkeleita täällä Space Magazine -lehdessä. Tässä on artikkeli tähdestä, joka hiljattain sulki fuusioreaktionsa, ja tässä tähti, joka sytytti fuusioreaktionsa uudelleen.
Jos haluat lisätietoja tähtiä koskevista asioista, tutustu Hubblesiten uutisia tähtiin liittyvistä uutisista. Tässä on tähtijen ja galaksien kotisivu.
Olemme nauhoittaneet useita tähtiä koskeneita Astronomy Cast -juttuja. Tässä on kaksi, josta voi olla hyötyä: Jakso 12: Mistä vauvatähdet tulevat, ja jakso 13: Mihin tähdet menevät kuollessaan?
Viitteet:
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/
