Úvod

Hlavnou otázkou fyziky hviezd je, prečo hviezdy žiaria? Ako dlho žiarili a ako dlho budú žiariť? Aké procesy sú schopné produkovať takéto obrovské množstvo energie, vďaka ktorej hviezdy žiaria?

Zdroje energie: Jadrové reakcie

Aké sú procesy, ktoré vytvárajú žiarenie hviezd? Elementárne výpočty ukazujú, že zdroj energie, ako chemická oxidácia alebo spaľovanie, je ako zdroj energie vo hviezdach nedostatočný. Aj keby celé Slnko bolo tvorené uhlíkom a rovnako veľkým množstvom kyslíka na udržanie jeho horenia, Slnko by časom úplne vyhorelo a za niekoľko tisíc rokov by sa z neho stal popol. Ďalším zdrojom energie by mohla byť gravitačná kontrakcia (zmrštenie). Keď sa masívne teleso zmršťuje pod vplyvom gravitácie, jeho vonkajšie časti doslova padajú do stredu a energia padajúcej hmoty sa premieňa na teplo. Výpočty ukazujú, že by sa zmrštením z takmer nekonečne veľkého telesa na jeho súčasnú veľkosť mohlo Slnko svojou súčasnou energiou žiariť menej ako 50 miliónov rokov.

Termonukleárne reakcie

Aké sú procesy, pomocou ktorých sa môže hmota premeniť na energiu? Toto sú termonukleárne reakcie. Ich pôsobením sa elementy v jadrách hviezd navzájom ovplyvňujú a stávajú sa z nich ďalšie prvky, čím sa uvoľňuje obrovské množstvo energie. Prvýkrát v roku 1920 sa Arthur Edington domnieval, že hviezdy získavajú svoju energiu z termonukleárnych reakcií, pri ktorých sa z vodíka stáva hélium. V roku 1939 Hans Bethet taktiež analyzoval možné jadrové reakcie, pri ktorých sa vodík premieňa na hélium. Navrhol dva procesy, ktoré podľa jeho názoru môžu produkovať potrebnú energiu v jadrách hviezd: protón-protónový cyklus (nazývaný tiež p-p cyklus) a  uhlíkovo-dusíkovo-kyslíkový cyklus (nazývaný tiež CNO cyklus).