Door welke fenomenen straalt de zon licht uit?
Daar gaan we in dit korte artikel naar kijken.
Goed op verkenning!?
Hoe schijnt de zon?
De zon, of welke andere ster dan ook, “schijnt” of “brandt” dankzij een thermonucleair fusieproces, geen chemische reactie zoals bij kunstlicht op onze planeet.
Omdat de zon zo massief is, heeft hij een grote zwaartekracht en staat zijn kern onder enorme druk en hitte. Deze druk en hitte zijn zo hoog in de kern van de zon (ongeveer 15 miljoen °C) dat de protonen van de waterstofatomen waaruit de zon grotendeels bestaat, met voldoende snelheid met elkaar botsen om aan elkaar te kleven of te “versmelten” tot heliumkernen. Er moeten inderdaad vier waterstofkernen samensmelten om één heliumkern te maken, hoewel dit eigenlijk een ingewikkelder proces in drie delen is (waterstof naar deuterium, deuterium naar helium-3 en helium-3 naar helium).
De nettomassa van de gesmolten heliumkernen is echter iets minder dan de som van de massa’s van de waterstofatomen waaruit ze bestaan, en deze kleine hoeveelheid verloren massa wordt omgezet in een enorme hoeveelheid energie, volgens de massa-energie-equivalentierelatie E = mc². Om een idee te geven van de omvang van dit proces: onze zon zet elke seconde van de dag ongeveer 700 miljoen ton waterstof om in ongeveer 695 miljoen ton helium. De ontbrekende 5 miljoen ton wordt omgezet in een energie die gelijk staat aan de ontploffing van ongeveer 100 miljard bommen van één megaton, oftewel tweehonderd miljoen keer de explosieve opbrengst van alle kernwapens die ooit op aarde zijn ontploft. En dit gebeurt elke seconde.
Bij het fusieproces komen dus enorme hoeveelheden energie vrij, in eerste instantie in de vorm van gammastralen, die door een combinatie van straling en convectie door het binnenste van de zon gaan en dan terug de ruimte in worden gestraald in de vorm van elektromagnetische energie, waaronder zichtbaar licht. Dit proces zendt ook deeltjesstraling uit, bekend als de “sterrenwind”, een constante stroom van elektrisch geladen deeltjes zoals vrije protonen, alfadeeltjes en bètadeeltjes, en een constante stroom neutrino’s. Het is de interne druk van dit kernfusieproces die voorkomt dat de zon verder instort onder zijn eigen zwaartekracht (een toestand van hydrostatisch evenwicht).
Hydrogeen is verreweg het meest voorkomende element in de zon (en in het heelal als geheel) en helium is het op één na meest voorkomende element. Een ster brengt het grootste deel van zijn leven door met het fuseren van waterstof tot helium, maar in grotere, hetere sterren wordt het helium dat zich in de kern ophoopt steeds meer samengeperst en steeds heter totdat de heliumatomen beginnen te fuseren tot zuurstof en koolstof. Deze sterren creëren dus voortdurend zwaardere elementen uit lichtere: helium uit waterstof, zuurstof uit helium, enzovoort. Maar zelfs in de grootste sterren stopt dit proces bij het ultrastabiele element ijzer, dat niet gemakkelijk samensmelt tot zwaardere elementen. Op dat moment neemt de interne druk van de zwaartekracht het over, waardoor de kern wordt verpletterd en er een supernova-explosie plaatsvindt en er een neutronenster of zwart gat ontstaat.
Hoopelijk heeft deze informatie je geholpen om meer te weten te komen over onze zon.
Tot ziens bij Le Petit Astronaute!
Ontdek ons volgende artikel: waar staat de aarde in het heelal?