ก๊าซไฮโดรเจนเป็นธาตุซึ่งมีปริมาณมากที่สุดในเอกภพ และมีมากที่สุดบนดวงอาทิตย์ด้วยเมื่ออะตอมของไฮโดรเจนรวมตัวกันเข้าเป็นอะตอมของธาตุฮีเลียม ในปฏิกิริยาเรียกว่า ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์นั้น มวลสารของไฮโดรเจน ๑ กรัมจะสูญหายไป ๐.๐๐๗ กรัม โดยการแปรรูปเป็นพลังงานและจะได้พลังงาน = ๐.๐๐๗ x (๓ x ๑๐๑๐)๒ เอิร์กต่อทุกๆ ๑ กรัมของไฮโดรเจนที่เข้าทำปฏิกิริยา ถ้าสมมุติว่ามวลของดวงอาทิตย์ทั้งหมดประมาณ ๒ x ๑๐๓๓ กรัม นั้นเป็นธาตุไฮโดรเจน ดังนั้น พลังงานทั้งหมดที่จะได้จากการแปรธาตุไฮโดรเจนทั้งหมดบนดวงอาทิตย์เป็นธาตุฮีเลียมจะเป็น ๐.๐๐๗ x (๓ x ๑๐๑๐)๒ x ๒ x ๑๐๓๓ เอิร์ก เท่ากับ ๑.๒๖ x ๑๐๕๒ เอิร์ก เอาปริมาณพลังงานที่อาจเกิดขึ้นได้จากการแปรธาตุไฮโดรเจนทั้งหมดนี้ หารด้วย พลังงานที่ดวงอาทิตย์คายออกในการแผ่รังสี ๓.๙ x ๑๐๓๓ เอิร์กต่อวินาที จะได้อายุหรือเวลาที่ดวงอาทิตย์จะแผ่รังสีเช่นนี้ได้ ๓.๒๓ x ๑๐๑๘ วินาที หรือเท่ากับประมาณ ๑๐๑๑ ปี (หนึ่งแสนล้านปี)
อายุของเอกภพ ตามการคำนวณทางดาราศาสตร์ จากอายุของดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุดมีค่าประมาณ ๑ ถึง ๓ หมื่นล้านปี ดังนั้นการคำนวณอย่างหยาบๆ ดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าแนวคิดเรื่องแหล่งพลังงานเทอร์โมนิวเคลียร์ของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ต่างๆ คงจะเป็นแนวคิดที่ถูกต้อง นักฟิสิกส์ชื่อ เอช เบเธ (H. Bethe) ได้เป็นคนแรกที่ให้ความคิดเห็นว่า ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์อันเป็นแหล่งเกิดพลังงานของดวงอาทิตย์ อาจเป็นปฏิกิริยาสองชนิดดังต่อไปนี้ ๒. ปฏิกิริยาโปรตอน-โปรตอน ในปฏิกิริยาแบบนี้มีโปรตอนหกตัว เข้าสู่วงปฏิกิริยาซึ่งทำให้เกิดฮีเลียม ๔ ขึ้นหนึ่งตัว มีโปรตอนสองตัว เหลือและกลับเข้าทำปฏิกิริยาในรอบต่อไป
(๑) 1H1 + 1H1 ฎ 1H2 + e+ + neutrino
(โปรตอนสองตัวเข้ารวมกันเป็น ดิวทีรอน ซึ่งเป็นแก่นกลางของอะตอมไอโซโทปของธาตุไฮโดร-เจน เกิดโพสิตรอนและนิวตริโนขึ้นอย่างละตัว)
(๒) 1H2 + 1H1 ฎ 2He3 + r
(ดิวทีรอนเข้ารวมกับโปรตอนได้ฮีเลียม ๓ กับพลังงานในรูปรังสีแกมมา)
(๓) 2He3 + 2He3 ฎ 2He4 + 21He1
(ฮีเลียม ๓ สองตัวรวมกันเข้าเป็นฮีเลียม ๔ ตัวหนึ่ง และเกิดโปรตอน ขึ้นสองตัว)เราอาจเขียนสมการทั้งสามขั้นรวมกันได้เป็น 41H1 ฎ 2He4 + 2e+ + 2r +2 neutrino
ทั้งนี้เพราะสมการ (๑) และ (๒) จะต้องเกิดขึ้นสองครั้งเมื่อมี ฮีเลียม ๓ จำนวนสองตัวมาทำปฏิกิริยาขั้นที่ (๓) ครั้งหนึ่ง
ปฏิกิริยาทั้งสองชนิดจะเกิดได้ก็ต่อเมื่อโปรตอนและอนุภาคแก่นกลางปรมาณูอื่นๆ นั้น มีความหนาแน่นสูง (กล่าวคือมีจำนวนมากในปริมาตรจำกัด) และต่างมีความเร็วสูงพอที่จะวิ่งฝ่าแรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้าเข้าชนกันได้ สภาพเหมาะสมดังกล่าว คือความหนาแน่นและอุณหภูมิสูงมากนั้น มีอยู่ในบริเวณใจกลางของดวงอาทิตย์ ซึ่งคำนวณกันว่ามีอุณหภูมิ ๑๓.๖ ล้านองศาสัมบูรณ์ และมีความกดดัน ๒ x ๑๐๑๑ ต่อตารางเซนติเมตร หรือประมาณ ๒ แสนล้านเท่าของความกดดันของบรรยากาศที่พื้นผิวโลกของเรา
ดูเพิ่มเติม เรื่อง ท้องฟ้ากลางคืน และ อุปราคา
