Kada protoni i neutroni dođu u situaciji da oforme atomsko jezgro, tada je ta kombinacija mnogo stabilnija i ima manju masu nego kada su ove čestice slobodne i nađu se nezavisno jedna od druge. Zato se prilikom formiranja jezgra ta razlika u masi pretvara u energiju i to u vidu zračenja.
Prilikom nuklearne reakcije, 1.000 tona vodonika, čije se jezgro jednog atoma sastoji od samo jednog jedinog protona, pretvara se u 993 tone helijuma, čije je jezgro kombinacija dva protona i dva neutrona. Razlika od 7 tona (to je svega 0,7%) je ono što se naziva energetski ekvivalent [1].
Zvezde poput našeg Sunca stvaraju energiju na ovakav način. Ono konvertuje (pretvara) svake sekunde oko 700.000.000 tona vodonika u nešto manje od 695.000.000 tona helijuma! To znači da svake sekunde gubi skoro 5.000.000 tona svoje mase! Ali obzirom da masa Sunca iznosi oko
2.000.000.000.000.000.000.000.000.000.
(2 x 1027) tona, to je gubitak od samo 0,000.000.000.000.25 procenata mase Sunca u svakoj sekundi. I pored ovih ogromnih gubitaka u sekundi, iz dana u dan, Sunce ima goriva za još puno milijardi godina [2].
Plejade, autor Ljubinko Jovanović, Kranjska Gora (više o ovoj fotografiji)
Ali ipak, jednog dana, ogromni Sunčevi hidrogenski rezervoari će se isprazniti. Da li će to značiti kraj nuklearne fuzije u njegovom jezgru i početak postepenog hlađenja naše zvezde?
Ne sasvim. Jezgro helijuma može da se pretvori u još komplikovanija jezgra, kao što je na primer jezgro atoma gvožđa. Ta transformacija će svakako osloboditi dodatnu količinu energije ali ona neće biti velika. Kao što smo rekli, 1.000 tona vodonika se fuzijom pretvara u 993 tone helijuma, a ovaj daljim fuzionim procesima u 991,5 tona gvožđa. Sedam tona mase se pretvorilo u energiju prilikom prelaska vodonika u helijum, a samo 1,5 tona prilikom transformacije helijuma u gvožđe.
Sa gvožđem smo došli do samog kraja. U jezgru atoma gvožđa, protoni i neutroni su zbijeni do stanja maksimalne stabilnosti. Bilo kakve promene u gvožđu, u cilju njegovog daljeg usložnjavanja ili delenja, mnogo lakše će apsorbovati energiju nego je emitovati.
Stoga se može reći da vremenom zvezda gubi 4/5 svoje ukupne fuzione energije da bi konvertovala vodonik u helijum, a ostalih 1/5 da bi se došlo do gvožđa i – to je sve !
Ali šta biva posle toga?
U procesu koji nastaju posle fuzije helijuma, jezgro zvezde postaje još toplije. U saglasnosti sa teorijom, temperature izazvane nuklearnom reakcijom u kojoj nastaje gvožđe su tolike da se stvara enormna količina neutrina. Budući da zvezdana materija ne može da ih apsorbuje, ove čestice bivaju isijavane brzinom svetlosti u svemir noseći sobom i ogromnu količinu energije. Izgubivši odjednom tu energiju, jezgro zvezde počinje da se hladi, dovevši je do kolapsa i pretvorivši je u zvezdu tipa "belog patuljka".
U procesu kolapsa, u spoljašnjem omotaču koji u sebi sadrži atome koji su manje složeni od gvožđa, dolazi do njihovog stapanja što dovodi do iznenadne eksplozije nepojmljive jačine, poznate pod nazivom supernova, koja po sjaju nadmašuje sve zvezde u datoj galaksiji. Neki teži elementi, kao gvožđe, zlato, uran i neki drugi, koji su nastali pred kraj životnog veka zvezde, odlaze tada u galaktički gas, gde ulaze u sastav sirovina narednog pokoljenja zvezda. Naše Sunce sadrži oko 2% ovih težih elemenata, zato što je ono zvezda druge ili treće generacije, nastala pre otprilike 5 milijardi godina iz oblaka rotirajućeg gasa koji je sadržao ostatke ranijih supernovi. Najveći deo gasa u tom oblaku otišao je na obrazovanje Sunca ili je bio razvejan, ali jedna manja količina težih elemenata predstavljala je građu iz koje su nastala tela što sada kruže oko Sunca kao planete, među kojima je i Zemlja.
Neki retki hemijski elementi koji se nalaze u ljudskom telu u tragovima, kao što su zlato, srebro i platina, su upravo oni atomi nastali u nekoj davnoj eksploziji hemijske laboratorije u srcu neke davno nestale zvezde.
[1] Ukupna izračena energija iznosi oko 3,86 x 1033 erg/sec ili 386 milijardi milijardi megavata.
[2] Smatra se za jos 5 x 109 (5 milijardi) godina.
