Subatomära partiklar
Även om astrofysiker tittar på de största objekten i universum kan man inte förstå hur de fungerar om man inte också förstår de minsta objekten i universum. Dessa är partiklar som är ännu mindre än en enda atom, och kallas därför subatomära partiklar. Atomer består, som du kanske vet, av en kärna som är omgiven av elektroner i omloppsbana. Atomkärnan består av protoner och neutroner. Förutom dessa finns det många andra subatomära partiklar som vi behöver känna till för att förstå hur en stjärna fungerar internt.
Protoner
Protoner är en av de grundläggande byggstenarna som utgör atomer. Faktum är att den enklaste atomen, en väteatom, bara består av en proton som kretsar kring en enda elektron. I stjärnor har det mesta av vätet joniserats (förlorat sin elektron), vilket innebär att när vi talar om väte inuti stjärnor talar vi oftast bara om protoner.
Protoner är ganska stora och tunga för att vara subatomära partiklar, och de bär en positiv laddning.
Neutroner
Neutroner liknar protoner i hög grad, i det avseendet att de återfinns i atomens kärna, och de är ganska stora. Till skillnad från protoner har en neutron dock ingen laddning. Neutroner är viktiga vid skapandet av atomer eftersom de hjälper till att stabilisera kärnan. En atom som har för många eller för få neutroner kommer i allmänhet inte att hålla länge och kommer helt enkelt att brytas sönder i mindre atomer som är mer stabila.
Elektroner
Elektroner är negativt laddade partiklar som i allmänhet kretsar kring kärnan i en atom. Elektroner är mycket mindre än protoner och neutroner. Trots att de är så små är deras laddning lika stark som en proton, vilket innebär att en proton och en elektron balanserar varandra.
Även om elektroner normalt inte existerar i atomkärnan kommer atomkärnan ibland att avge en elektron i en process som kallas betasönderfall. När detta sker förvandlas en neutron till en proton och en elektron frigörs för att balansera laddningarna. Det motsatta kan också inträffa, där en atomkärna kan absorbera en elektron och förvandla en proton till en neutron. Detta kallas för elektroninfångning.
Positroner
Positroner är partiklar av antimateria. De är antimateriens motsvarighet till en elektron, vilket innebär att de är små, positivt laddade partiklar. Positroner skapas under vätefusionsprocessen, där de för bort den positiva laddningen från protoner så att de kan bli neutroner. Men eftersom positroner är antimateria brukar de inte komma särskilt långt. Så snart en kommer i kontakt med en elektron (som de flesta atomer har många av) annihilerar de två partiklarna varandra och frigör gammastrålar.
Neutrinos
Neutrinos är mycket små, neutralladdade partiklar. De är ännu mindre massiva än elektroner och positroner. Eftersom de är så små och inte interagerar med elektromagnetiska fält passerar neutriner vanligtvis rakt igenom fast materia, vilket gör dem mycket svåra att upptäcka. De för bort energi från reaktioner i form av sin egen rörelseenergi. Eftersom det är mycket osannolikt att dessa små partiklar interagerar med andra partiklar på sin väg ut ur stjärnan, bär de i allmänhet sin energi iväg ut i rymden.
Den enda gången som neutriner verkligen reagerar mycket med andra partiklar är under enorma neutrinoutbrott, av den typ som inträffar under en supernova. Under en supernova frigörs så många neutriner att de kraschar in i andra partiklar, överför stora mängder energi och startar nya fusionsreaktioner.
Gammastrålar
Gammastrålar är fotoner, eller ljuspartiklar, med extremt hög energi. Gammastrålar har ingen massa, men de kan bära enorma mängder energi och kan fortfarande interagera med andra partiklar. Det gör gammastrålar till en av de farligaste typerna av strålning för människor.