Subatomiset hiukkaset
Vaikka astrofyysikot tarkastelevat maailmankaikkeuden suurimpia kohteita, niiden toimintaa ei voi ymmärtää, ellei ymmärrä myös maailmankaikkeuden pienimpiä kohteita. Nämä ovat hiukkasia, jotka ovat jopa yksittäistä atomia pienempiä, ja siksi niitä kutsutaan subatomisiksi hiukkasiksi. Kuten ehkä tiedät, atomit koostuvat ytimestä, jota kiertävät elektronit ympäröivät. Atomin ydin koostuu protoneista ja neutroneista. Näiden lisäksi on monia muitakin subatomisia hiukkasia, jotka meidän on tunnettava, jotta voimme ymmärtää tähden sisäistä toimintaa.
Protonit
Protonit ovat yksi perustavanlaatuisista rakennusaineista, joista atomit koostuvat. Itse asiassa yksinkertaisin atomi, vetyatomi, on vain yksi protoni, jota kiertää yksi elektroni. Tähdissä suurin osa vedystä on ionisoitunut (menettänyt elektroninsa), mikä tarkoittaa, että kun puhumme vedystä tähtien sisällä, puhumme yleensä vain protoneista.
Protonit ovat subatomisiksi hiukkasiksi melko suuria ja raskaita, ja niillä on positiivinen varaus.
Neutronit
Neutronit muistuttavat hyvin paljon protoneja sikäli, että niitä on atomin ytimessä, ja ne ovat melko suuria. Toisin kuin protoneilla, neutronilla ei kuitenkaan ole varausta. Neutronit ovat tärkeitä atomien luomisessa, koska ne auttavat vakauttamaan ydintä. Atomi, jossa on liikaa tai liian vähän neutroneita, ei yleensä kestä kovin kauan, vaan se yksinkertaisesti hajoaa pienemmiksi atomeiksi, jotka ovat vakaampia.
Elektronit
Elektronit ovat negatiivisesti varattuja hiukkasia, jotka yleensä kiertävät atomin ydintä. Elektronit ovat paljon pienempiä kuin protonit tai neutronit. Vaikka ne ovat niin pieniä, niiden varaus on yhtä voimakas kuin protonin, mikä tarkoittaa, että yksi protoni ja yksi elektroni tasapainottavat toisiaan.
Vaikka elektroneja ei normaalisti olekaan atomin ytimessä, atomin ytimestä irtoaa toisinaan elektroni prosessissa, joka tunnetaan nimellä beetahajoaminen. Tällöin neutroni muuttuu protoniksi ja elektroni vapautuu varausten tasapainottamiseksi. Myös päinvastoin voi tapahtua, jolloin atomin ydin voi absorboida elektronin, jolloin protoni muuttuu neutroniksi. Tätä kutsutaan elektronikaappaukseksi.
Positronit
Positronit ovat antiainehiukkasia. Ne ovat elektronin antiaine-ekvivalentti, mikä tarkoittaa, että ne ovat pieniä, positiivisesti varattuja hiukkasia. Positroneja syntyy vedyn fuusioprosessissa, jossa ne vievät protonien positiivisen varauksen pois, jotta ne voivat muuttua neutroneiksi. Koska positronit ovat kuitenkin antiainetta, ne eivät yleensä pääse kovin pitkälle. Heti kun yksi positroni joutuu kosketuksiin elektronin kanssa (joita useimmissa atomeissa on paljon), nämä kaksi hiukkasta annihiloituvat keskenään vapauttaen gammasäteitä.
Neutriinot
Neutriinot ovat hyvin pieniä, neutraalisti varattuja hiukkasia. Ne ovat jopa vähemmän massiivisia kuin elektronit ja positronit. Koska ne ovat niin pieniä eivätkä vuorovaikuta sähkömagneettisten kenttien kanssa, neutriinot kulkevat yleensä suoraan kiinteän aineen läpi, jolloin niitä on hyvin vaikea havaita. Ne kuljettavat energiaa pois reaktioista oman liike-energiansa muodossa. Koska on hyvin epätodennäköistä, että nämä pienet hiukkaset vuorovaikuttaisivat muiden hiukkasten kanssa matkalla ulos tähdestä, ne yleensä kuljettavat energiansa pois avaruuteen.
Ainut kerta, jolloin neutriinot todella reagoivat paljon muiden hiukkasten kanssa, on valtavien neutriinopurkausten aikana, kuten supernovien aikana tapahtuvat. Supernovan aikana neutriinoja vapautuu niin paljon, että ne törmäävät muihin hiukkasiin, jolloin ne siirtävät valtavia määriä energiaa ja käynnistävät uusia fuusioreaktioita.
Gammasäteet
Gammasäteet ovat fotoneja eli valohiukkasia, joilla on erittäin suuri energia. Gammasäteillä ei ole massaa, mutta ne voivat kuljettaa valtavia määriä energiaa ja silti vuorovaikuttaa muiden hiukkasten kanssa. Tämä tekee gammasäteistä yhden ihmiselle vaarallisimmista säteilylajeista.
Mitä?