Subatomaire Deeltjes
Ook al kijken astrofysici naar de grootste objecten in het heelal, je kunt niet begrijpen hoe ze werken als je niet ook de kleinste objecten in het heelal begrijpt. Dit zijn deeltjes die nog kleiner zijn dan een enkel atoom, en die dus Subatomaire Deeltjes worden genoemd. Atomen bestaan, zoals u wellicht weet, uit een kern die omringd wordt door elektronen die in een baan om de kern draaien. De kern van een atoom bestaat uit protonen en neutronen. Daarnaast zijn er nog vele andere subatomaire deeltjes waarvan we op de hoogte moeten zijn om de interne werking van een ster te begrijpen.
Protonen
Protonen zijn een van de fundamentele bouwstenen waaruit atomen zijn opgebouwd. In feite bestaat het eenvoudigste atoom, een waterstofatoom, uit slechts één proton dat omringd wordt door één enkel elektron. In sterren is het grootste deel van de waterstof geïoniseerd (verliest zijn elektron), wat betekent dat wanneer we het over waterstof in sterren hebben, we het meestal alleen over protonen hebben.
Protonen zijn tamelijk groot en zwaar voor subatomaire deeltjes, en ze dragen een positieve lading.
Neutronen
Neutronen lijken veel op protonen, in die zin dat ze in de kern van een atoom worden gevonden, en ze zijn tamelijk groot. In tegenstelling tot protonen heeft een neutron echter geen lading. Neutronen zijn belangrijk bij het ontstaan van atomen, omdat zij helpen de kern te stabiliseren. Een atoom met te veel of te weinig neutronen gaat over het algemeen niet lang mee en valt uiteen in kleinere atomen die stabieler zijn.
Elektronen
Elektronen zijn negatief geladen deeltjes die over het algemeen om de kern van een atoom draaien. Elektronen zijn veel kleiner dan protonen of neutronen. Hoewel ze zo klein zijn, is hun lading even sterk als die van een proton, wat betekent dat een proton en een elektron elkaar in evenwicht houden.
Ondanks dat elektronen normaal niet in de kern van een atoom voorkomen, zal de kern van een atoom af en toe een elektron afgeven in een proces dat bekend staat als bètaverval. Hierbij verandert een neutron in een proton en komt een elektron vrij om de ladingen in evenwicht te brengen. Het omgekeerde kan ook gebeuren, waarbij de kern van een atoom een elektron kan absorberen, waardoor een proton in een neutron verandert. Dit staat bekend als elektronenvangst.
Positronen
Positronen zijn deeltjes van antimaterie. Zij zijn het antimaterie-equivalent van een elektron, wat betekent dat het kleine, positief geladen deeltjes zijn. Positronen worden gecreëerd tijdens het proces van waterstoffusie, waarbij zij de positieve lading van protonen wegvoeren, zodat zij neutronen kunnen worden. Maar omdat positronen antimaterie zijn, komen ze gewoonlijk niet ver. Zodra een positron in contact komt met een elektron (waarvan de meeste atomen er veel hebben), vernietigen de twee deeltjes elkaar, waarbij gammastralen vrijkomen.
Neutrino’s
Neutrino’s zijn zeer kleine, neutraal geladen deeltjes. Zij zijn nog minder massief dan elektronen en positronen. Omdat ze zo klein zijn en geen wisselwerking hebben met elektromagnetische velden, gaan neutrino’s gewoonlijk dwars door vaste materie heen, waardoor ze zeer moeilijk te detecteren zijn. Zij dragen energie weg van reacties in de vorm van hun eigen kinetische energie. Omdat het zeer onwaarschijnlijk is dat deze kleine deeltjes op hun weg uit de ster met andere deeltjes reageren, dragen ze hun energie meestal weg de ruimte in.
De enige keer dat neutrino’s echt veel met andere deeltjes reageren is tijdens enorme neutrino-uitbarstingen, zoals die tijdens een supernova plaatsvinden. Bij een supernova komen zoveel neutrino’s vrij dat ze op andere deeltjes botsen, waarbij enorme hoeveelheden energie worden overgebracht en nieuwe fusiereacties op gang komen.
Gammastralen
Gammastralen zijn fotonen, of lichtdeeltjes, met een extreem hoge energie. Gammastralen hebben geen massa, maar ze kunnen enorme hoeveelheden energie dragen en toch met andere deeltjes interageren. Dat maakt gammastralen tot een van de gevaarlijkste soorten straling voor de mens.