پاسخ ساده این است که عمق درون هسته خورشید، پروتون کافی می تواند با سرعت کافی برخورد کند تا بتواند یک هسته هلیوم ایجاد کند و در عین حال مقدار زیادی انرژی تولید کند. این فرآیند همجوشی هسته ای نامیده می شود. هر ثانیه یک ستاره مانند خورشید ما 4 میلیون تن مواد خود را به گرما و نور از طریق همجوشی هسته ای تبدیل می کند .
جزئیات
خورشید ما حدود 4.5 میلیارد سال به مقدار قابل توجهی از حرارت و نور به زمین داده است. اما فقط چه چیزی این انرژی را برای چنین مدت زمان طولانی تولید می کند؟ دانشمندان قرن 19 معتقد بودند که خورشید توسط واکنش های شیمیایی طراحی شده است. با این حال، محاسبات نشان داد که یک ستاره مبتنی بر انرژی شیمیایی تنها یک هزار سال طول خواهد کشید. در اواسط دهه 1800 دو فیزیکدان ، لرد کلوین و هرمان فون هلمولتز، این ایده را مطرح کردند که وزن عظیمی از لایه های بیرونی خورشید باید به تدریج به خورشید ختم شود. همانطور که قرارداد، گازها در داخل آن فشرده می شوند و زمانی که یک گاز فشرده می شود، دمای آن افزایش می یابد. کلوین و هلمولتز اظهار داشتند که انقباض گرانشی موجب می شود که گازهای خورشیدی به اندازه کافی گرم شوند تا انرژی گرما را به فضا منتقل کنند. این فرایند در واقع در مرحله پیش سازه تشکیل ستارگان اتفاق می افتد. با این حال، این نوع انقباض نمی تواند منبع اصلی انرژی ستاره ای برای میلیاردها سال … صد میلیون، شاید، اما نه میلیارد.
سرنخ منبع انرژی ستاره ای توسط آلبرت انیشتین ارائه شده است. در سال 1905، در حال توسعه نظریه ویژه نسبیت، انیشتن نشان داد که جرم میتواند به انرژی تبدیل شود و بالعکس. این مقادیر مربوط به رابطه انرژی جرمی است
E = mc 2
جایی که E انرژی آزاد شده (در واحدهای نامیده می شود جول) از تبدیل یک جرم m (در واحد کیلوگرم)، و c سرعت نور (در متر در ثانیه) است. آرنت ادینگتون، ستاره شناس انگلیسی، در سال 1920 پیشنهاد کرد که خورشید و ستاره های دیگر توسط واکنش های هسته ای بوجود می آیند. هانس بت متوجه شد که یک پروتون به یک پروتون دیگر با نیروی کافی می تواند واکنش به قدرت خورشید باشد. بت و همکارانش در سال 1938 زنجیره ای از پروتون ها و پروتون ها را به طور کامل توسعه دادند که هیدروژن را به هلیوم تبدیل می کنند که اجازه می دهد که خورشید حدود 10 میلیارد سال درخشش داشته باشد. چرخه پروتون-پروتون، همانطور که در حال حاضر نامیده می شود، شناخته شده است مسئول حدود 98٪ از تولید انرژی خورشید در هسته داخلی آن است. بتی در سال 1967 جایزه نوبل فیزیک را برای کار خود در رابطه با تولید انرژی در ستارگان به دست آورد.
حتی جزئیات بیشتر:
سیاره زمین، بدن ما و ستارگان درخشان همه از عناصر اصلی ماده تشکیل شده اند . برای درک اینکه چرا ستاره ها درخشند، ابتدا باید ذرات کوچک را که مواد را تشکیل می دهند را درک کنیم. دانشمندان در بسیاری از آزمایشگاهها در سالهای بسیاری مواد را مطالعه کردهاند. آنچه که در مورد ماده یاد گرفته اند این است که از اتم های مختلف اتمی، اتم های هیدروژن، اتم های کربن و اتم های آهن تشکیل شده است. هر اتم دارای تعداد مشخصی از ذرات به نام پروتون، نوترون و الکترون در آن است. پروتون ها و نوترون ها در مرکز اتم در هسته ای با هم جمع می شوند. مدار الکترون در اطراف هسته. اتم بسیار، بسیار کوچک است. صد میلیون اتم که به طور یک طرفه کنار هم قرار می گیرند فقط حدود 1 اینچ طول می کشد!
ساده ترین اتم هیدروژن است. هسته اتم هیدروژن یک پروتون واحد است. در اطراف این پروتون یک الکترون منفرد دارد. هیدروژن در جهان بیش از هر اتم دیگر وجود دارد.
هلیوم دومین سبک (یا ساده ترین) اتم است. این شامل یک هسته حاوی 2 پروتون و دو نوترون است. در اطراف هسته مدار 2 الکترون است. هسته هلیوم می تواند با شکستن پروتون ها به اندازه کافی به یکدیگر متصل شود که آنها با هم مخلوط می شوند یا چوب می زنند.
گرما و فشار داخل هسته یا مرکز خورشید بسیار زیاد است که پروتون ها می توانند به اندازه کافی سخت به یکدیگر متصل شوند. اگر چهار پروتون به هم متصل شوند، نتیجه دو پروتون، دو نوترون، دو پوزیترون و یک انرژی است. پوزیترون یک ذره کوچک است که شبیه یک الکترون است، اما با یک بار الکتریکی مثبت. (به یاد داشته باشید که پروتون ها دارای یک بار مثبت هستند، الکترونها دارای بار منفی هستند و نوترون ها هزینه ای ندارند.)