Starověcí astronomové si mysleli, že Slunce je ohnivá koule, ale nyní astronomové vědí, že je to jaderná fúze probíhající v jádru hvězd, která jim umožňuje produkovat tolik energie. Pojďme se podívat na podmínky nutné k vytvoření jaderné fúze ve hvězdách a některých různých dětí fúze, které mohou pokračovat.
Jádrem hvězdy je intenzivní prostředí. Tlaky jsou obrovské a teploty mohou být vyšší než 15 milionů Kelvinů. Ale to je druh podmínek, které potřebujete, aby došlo k jaderné fúzi. Jakmile jsou tyto podmínky dosaženy v jádru hvězdy, jaderná fúze přeměňuje atomy vodíku na atomy helia pomocí vícestupňového procesu.
K dokončení tohoto procesu se dva atomy vodíku sloučí dohromady do atomu deuteria. Tento atom deuteria pak může být sloučen s jiným vodíkem za vzniku lehkého izotopu helia - 3On. Nakonec mohou být dvě jádra helia-3 sloučena dohromady za vzniku atomu helia-4. Celá tato reakce je exotermická, a tak uvolňuje obrovské množství energie ve formě paprsků gama. Tyto paprsky gama musí projít dlouhou pomalou cestu hvězdou, jsou absorbovány a poté znovu emitovány z atomu na atom. Tím se snižuje energie paprsků gama do viditelného spektra, které vidíme, jak proudí z povrchu hvězd.
Tento fúzní cyklus je známý jako řetězec proton-proton a jedná se o reakci, která se děje ve hvězdách s hmotou našeho Slunce. Pokud mají hvězdy více než 1,5 sluneční hmoty, používají jiný proces nazývaný cyklus CNO (uhlík-dusík-kyslík). V tomto procesu čtyři protony fúzují za použití uhlíku, dusíku a kyslíku jako katalyzátorů.
Hvězdy mohou emitovat energii, pokud mají ve svém jádru vodíkové palivo. Jakmile tento vodík dojde, fúzní reakce se zastaví a hvězda začne klesat a ochladit. Některé hvězdy se prostě změní v bílé trpaslíky, zatímco mohutnější hvězdy budou moci pokračovat ve fúzním procesu pomocí helia a ještě těžších prvků.
Zde jsme psali mnoho článků o hvězdách na Space Magazine. Zde je článek o hvězdě, která nedávno ukončila své fúzní reakce, a zde je hvězda, která znovu zapálila její fúzní reakce.
Pokud byste chtěli získat více informací o hvězdách, podívejte se na Zprávy Hubblesite's News Releases o Hvězdách a zde je domovská stránka hvězd a galaxií.
Nahráli jsme několik epizod Astronomy Cast o hvězdách. Zde jsou dva, které vám mohou pomoci: Epizoda 12: Odkud pocházejí dětské hvězdy, a Epizoda 13: Kam odcházejí hvězdy, když zemřou?
Reference:
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/
