Стародавні астрономи вважали, що Сонце - це вогняна куля, але тепер астрономи знають, що в ядрі зірок відбувається ядерний синтез, що дозволяє їм виділяти стільки енергії. Давайте подивимося на умови, необхідні для створення ядерного синтезу в зірках та деяких різних дітей синтезу, які можуть продовжуватися.
Ядро зірки - це інтенсивне середовище. Тиск величезний, а температури можуть перевищувати 15 мільйонів Кельвінів. Але це такі умови, які потрібні для ядерного синтезу. Після досягнення цих умов в ядрі зірки ядерний синтез перетворює атоми водню в атоми гелію через багатоступеневий процес.
Для завершення цього процесу два атоми водню зливаються разом у атом дейтерію. Цей атом дейтерію може бути потім злитий з іншим воднем, щоб утворити легкий ізотоп гелію - 3Він. Нарешті, два ядра гелію-3 можуть бути об'єднані разом, щоб утворити атом гелію-4. Вся ця реакція екзотермічна, і тому вона вивільняє величезну кількість енергії у вигляді гамма-променів. Ці гамма-промені повинні здійснювати довгий повільний шлях через зірку, поглинаючись та повторно випромінюючись від атома до атома. Це зводить енергію гамма-променів до видимого спектру, який ми бачимо, що витікає з поверхні зірок.
Цей цикл синтезу відомий як протонно-протонний ланцюг, і це реакція, що відбувається у зірках з масою нашого Сонця. Якщо у зірок більше 1,5 сонячних мас, вони використовують інший процес, який називають циклом CNO (вуглець-азот-кисень). У цьому процесі чотири протони плавляться, використовуючи вуглець, азот та кисень як каталізатори.
Зірки можуть випромінювати енергію, якщо вони мають в своєму ядрі водневе паливо. Як тільки цей водень вичерпається, реакції синтезу вимикаються і зірка починає скорочуватися і охолоджуватися. Деякі зірки просто перетворяться на білих карликів, тоді як більш масивні зірки зможуть продовжувати процес синтезу, використовуючи гелій і навіть більш важкі елементи.
Ми написали багато статей про зірок тут у Space Magazine. Ось стаття про зірку, яка нещодавно припинила свої реакції синтезу, і ось зірка, яка знову запалила свої реакції синтезу.
Якщо вам потрібна додаткова інформація про зірки, перегляньте випуски новин Hubblesite про зірок, і ось домашня сторінка зірок та галактик.
Ми записали кілька епізодів Астрономічної ролі про зірок. Ось два, які можуть вам бути корисними: Епізод 12: Звідки беруться дитячі зірки та Епізод 13: Куди йдуть зірки, коли вони вмирають?
Список літератури:
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/
