Ons sterrenstelsel, de Melkweg, herbergt meer dan 400 miljard sterren met verschillende helderheid. De meeste van deze sterren worden beschreven als de hoofdreeks, wat betekent dat hun kernen waterstof samensmelten om helium te creëren. De zon is een hoofdreeksster en de chemische samenstelling ervan bestaat voornamelijk uit waterstof en helium met sporen van andere elementen.
Waterstof
Waterstof is het meest voorkomende element in het heelal en vormt driekwart van alle materie. Sterren ontstaan wanneer enorme hoeveelheden gas en stof onder hun eigen zwaartekracht instorten. Het grootste deel van dit gas is waterstof, de basisbrandstof die sterren gebruiken om energie te creëren. Tijdens waterstoffusie worden protonen (nucleaire subatomaire deeltjes) gecombineerd om helium te creëren. Bij deze reactie ontstaan ook andere bijproducten zoals elektronen, positronen (anti-elektron), gammastraling en neutrino's. Neutrino's zijn spookachtige deeltjes die geen sterke interactie hebben met materie, dus deze ontsnappen meestal van de zon. De botsing van de resterende deeltjes met omringende atomen leidt tot opwarming van de zon.
Helium
Helium is het op één na meest voorkomende element in het universum en is een belangrijk onderdeel van hoofdreekssterren zoals de zon. Helium hoopt zich op in de kern van sterren als gevolg van waterstofkernfusie. Helium is goed voor ongeveer 27 procent van de massa van de zon.
Koolstof
Wanneer het waterstofgehalte in de kern van een ster opraakt, kan de standaardfusiereactie niet langer plaatsvinden. Dit leidt tot een afname van de hoeveelheid energie die naar buiten straalt en de stellaire kern stort in, waardoor de temperatuur en druk toenemen. Wanneer de temperatuur 200 miljoen Kelvin bereikt, wordt heliumfusie mogelijk. Drie heliumkernen versmelten tot een enkel koolstofatoom.
Zuurstof en andere sporenelementen
Fusie van vier heliumkernen kan worden gebruikt om zuurstofatomen te creëren. Dit gebeurt bij sterren die hun voorraad waterstof in de kern hebben opgebruikt. Bij verdere fusieprocessen kunnen zwaardere elementen ontstaan, zoals silicium, magnesium en natrium. De overvloed van deze elementen in de meeste sterren is echter erg laag en vertegenwoordigt minder dan 1 procent van de massa. Fusie binnen sterren kan alleen verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van elementen tot de massa van ijzer. Verder gebruikt het fusieproces energie in plaats van het te creëren. Men denkt dat de resterende zware elementen voorbij ijzer zijn gesmeed bij de ineenstorting van zware sterren - een proces dat bekend staat als supernova.