Om Nuclear Fusion i Stars

Kjernefysisk fusjon er selve livsnerven i stjerner, og en viktig prosess i å forstå hvordan universet fungerer. Prosessen er hva krefter vår egen sol, og derfor er roten kilden til all energi på jorda. For eksempel er vår mat basert på å spise planter eller spise ting som spiser planter, og planter bruker sollys til å lage mat. Videre er nesten alt i kroppen vår laget av elementer som ikke ville eksistere uten kjernefysisk fusjon.

Hvordan Fusion begynne?

Fusion er en scene som skjer under stjernedannelse. Dette begynner i gravitasjonskollaps av en gigantisk molekylær sky. Disse skyene kan span flere dusin kubikk lysår plass og inneholder store mengder materie. Som tyngdekraften kollapser skyen, bryter den opp i mindre biter, som hver sentrert rundt en konsentrasjon av materie. Ettersom disse konsentrasjonene øker i masse, tilsvarende gravitasjon og derved hele prosessen akselererer, med sammenbrudd i seg selv skape varmeenergi. Til slutt er disse bitene kondenserer under varme og trykk til gassformede områder som kalles proto. Hvis en proto ikke konsentrere seg nok masse, det oppnår aldri trykket og varmen nødvendig for kjernefysisk fusjon, og blir en brun dverg. Energien som stiger opp fra fusjon finner sted i midten oppnår en tilstand av likevekt med vekten av stjernens saken, og hindrer ytterligere kollaps selv i super stjerner.

Stellar Fusion

Det meste av hva som utgjør en stjerne er hydrogengass, sammen med noe helium og en blanding av sporelementer. Den enorme trykk og varme i solens kjerne er tilstrekkelig til å forårsake hydrogen fusion. Hydrogen fusjon crams to hydrogenatomer sammen, noe som resulterer i etableringen av en heliumatom, gratis nøytroner og mye energi. Dette er prosessen som skaper all den energien som frigjøres av solen, inkludert all varmen, synlig lys og UV-stråler som til slutt nå Jorden. Hydrogen er ikke det eneste element som kan være smeltet på denne måte, men tyngre elementer som krever suksessivt større mengder av trykk og varme.

Running Out of Hydrogen

Omsider stjerner begynner å gå tom for hydrogen som gir grunnleggende og mest effektive drivstoff for kjernefysisk fusjon. Når dette skjer, ble de stigende energien som ble opprettholde likevekt hindre ytterligere kondensasjon av stjernen spytter ut, forårsaker en ny fase av stellar kollaps. Når kollapsen setter tilstrekkelig, større press på kjernen, er en ny runde med fusion mulig, denne gang brennende den tyngre element av helium. Stjerner med en masse på mindre enn halvparten vår egen sol mangler midlene til å fusjonere helium, og bli røde dverger.

Pågående Fusion: mellomstore Stars

Når en stjerne begynner å fusjonere helium i kjernen, energiutgangs øker over at av hydrogen. Denne større produksjon presser de ytre lag av stjernen lenger ut, og øker sin størrelse. Ironisk nok, disse ytre lagene er nå langt nok fra der fusjon finner sted å kjøle seg ned litt, snu dem fra gult til rødt. Disse stjernene blir røde kjemper. Helium fusjon er relativt ustabilt, og svingninger i temperatur kan føre til pulseringer. Det skaper karbon og oksygen som biprodukter. Disse pulse har potensial til å blåse av de ytre lagene av stjernen i en nova eksplosjon. En nova kan i sin tur skape en planetarisk tåke. De resterende stellar kjerne vil gradvis avkjøle seg og danner en hvit dverg. Dette er den sannsynlige slutten for vår egen sol

Pågående Fusion: Big Stars

Større stjerner har mer masse, noe som betyr at når helium er oppbrukt, kan de ha en ny runde med kollaps og produsere press for å starte en ny runde med fusjon, noe som skaper enda tyngre grunnstoffer. Dette kan potensielt gå på før jern er nådd. Jern er det element som deler elementer som kan produsere energi i fusion fra de som absorberer energi i fusion: jern absorberer litt energi i skaperverket sitt. Nå fusjon er drenering, snarere enn å skape energi, selv om prosessen er ujevn (jern fusjon vil ikke gå på universelt i kjernen). Det samme fusjon ustabilitet i supermassive stjerner kan føre dem kaste ut sine ytre skall på en måte som ligner på vanlige stjerner, med det resultat å bli kalt en supernova.

Stardust

En viktig faktor i stellar mekanikken er at all materie i universet tyngre enn hydrogen er et resultat av kjernefysisk fusjon. Virkelig tunge elementer, slik som gull, bly eller uran, kan bare skapes gjennom supernovaeksplosjoner. Derfor er alle de stoffene vi kjenner til på jorden er forbindelser bygget ut av vrakrestene av noen tidligere stellar død.