Mikä panee Auringon paistamaan?
Auringon energia syntyy fuusioreaktiossa, jossa vetyatomit yhdistyvät. Miten se tarkkaan ottaen tapahtuu ja missä kohtaa reaktiota syntyy Auringon valo?
Auringosta säteilevä valo syntyy fuusioreaktiossa tähden sisuksissa.
Auringon sisuksissa – alueella, joka sijaitsee neljäsosamatkassa Auringon keskipisteestä pintaan – lämpötila 10-15 miljoonaa astetta. Siinä kuumuudessa vetyatomit alkavat yhdistyä eli fuusioitua.
Joka sekunti Auringossa fuusioituu noin 600 miljoonaa tonnia vetyä.
Auringon sisimmässä neljäsosassa (musta rajaus) lämpötila nousee 10–15 miljoonaan asteeseen. Silloin vety alkaa fuusioitua heliumiksi.
Vety on maailmankaikkeuden yleisin ja myös yksinkertaisin alkuaine. Vetyatomin ytimessä on vain yksi protoni. Kun vedyn protonit törmäilevät ja yhdistyvät Auringon sisuksissa, syntyy heliumia. Se on maailmankaikkeuden toiseksi yleisin alkuaine.
MR: Tehoton prosessi
Heliumatomin ytimessä on yleensä kaksi protonia ja kaksi neutronia. Siksi yhden heliumatomin syntymiseen tarvitaan neljän vetyatomin fuusioituminen. Se ei tapahdu aivan helposti. Reaktiossa on monta vaihetta, eikä se ole järin tehokas. Onneksi.
Fuusioreaktion tehottomuuden ansiosta Aurinko paistaa vielä pitkään. Auringon fuusioreaktio on jatkunut 4,6 miljardia vuotta, ja paistetta on luvassa vielä viisi vuosimiljardia.
Auringon kolmivaiheinen fuusio
1. Kevyt vety muuttuu raskaaksi
Kaksi protonia eli vety-ydintä fuusioituu yhdeksi raskaaksi vety-ytimeksi, jossa on yksi protoni ja yksi neutroni. Samalla vapautuu yksi neutriino ja yksi positroni.
2. Fuusiossa syntyy valoa
Raskas vety-ydin fuusioituu vielä yhden protonin kanssa, jolloin syntyy helium-3-isotooppi. Samalla vapautuu fotoni, joka kulkeutuu Auringon pinnalle valona.
3. Helium fuusioituu helium-4:ksi
Kaksi helium-3-atomia yhdistyy, jolloin syntyy helium-4-isotooppia. Samalla vapautuu kaksi protonia eli vety-ydintä, jotka voivat käynnistää uuden fuusioreaktion.
Kun Auringon vety loppuu, se alkaa paisua ja muuttuu niin sanotuksi punaiseksi jättiläistähdeksi.
Samaan aikaan Auringon sisässä kehitys kulkee vastakkaiseen suuntaan. Kun sisäinen säteilypaine Auringon ytimessä vähenee, painovoima alkaa puristaa ydintä kasaan. Paineen kasvaessa myös lämpötila nousee rajusti.
Kun lämpötila nousee 100 miljoonaan asteeseen, ytimessä alkaa uusi fuusioreaktio. Osa vedystä fuusioituneesta heliumista alkaa fuusioitua edelleen hiileksi. Kolmesta heliumatomista syntyy yksi hiiliatomi.
Kun kaikki helium on muutaman miljoonan vuoden kuluttua fuusioitunut hiileksi, Aurinko päättää päivänsä valkoisena kääpiötähtenä.