Czy istnieje granica tego, jak gorąca może być gwiazda?

11

Myślę, że rozmiar i masa nie korelują z temperaturą , ale z drugiej strony czynniki te przyczyniają się do wzrostu ciśnienia wewnętrznego.

Chciałbym wiedzieć, czy istnieje limit, w jaki sposób gwiazda może się rozgrzać i jaki mechanizm (mechanizmy) mogą doprowadzić gwiazdę do nagrzania się .

Wiem również, że temperatura ujemna występuje w laserze jest gorętsza niż temperatura dodatnia i czy gwiazda może wytwarzać temperaturę ujemną?

star temperature użytkownik6760
źródło
2
Rdzeń czy powierzchnia? Stabilny czy podczas zawalenia? Myślę, że podczas zapadania się i powstawania gwiazd neutronowych jądro osiągnie ponad bilion stopni, ale po uformowaniu gwiazda neutronowa ochładza się dość szybko.
userLTK

Odpowiedzi:

9

Tak, jest limit. Jeśli gradient ciśnienia promieniowania przekracza lokalną gęstość pomnożoną przez lokalną grawitację, wówczas równowaga nie jest możliwa.

Ciśnienie promieniowania zależy od czwartej mocy temperatury. Gradient ciśnienia promieniowania zależy zatem od trzeciej potęgi temperatury pomnożonej przez gradient temperatury.

Stąd dla stabilności gdzie to gęstość, to lokalna grawitacja, a to pewna kolekcja stałych fizycznych, w tym stopień nieprzezroczystości materiału na promieniowanie. Ponieważ w gwiazdach musi występować gradient temperatury (są one gorętsze w środku niż na zewnątrz), co skutecznie nakłada górną granicę temperatury. To właśnie wyznacza górną granicę około 60 000-70 000 K temperatury powierzchni najbardziej masywnych gwiazd, w których dominuje ciśnienie promieniowania.

T3dTdr≤αρg,
ρgα

W obszarach o większej gęstości lub grawitacji ciśnienie promieniowania nie jest takim problemem, a temperatury mogą być znacznie wyższe. Temperatura powierzchni gwiazd białego karła (wysoka gęstość i grawitacja) może wynosić 100 000 K, a powierzchnia gwiazd neutronowych może przekroczyć milion K.

Oczywiście gwiezdne wnętrza są znacznie gęstsze i w związku z tym mogą być znacznie cieplejsze. Maksymalne temperatury są kontrolowane przez to, jak szybko ciepło może być odprowadzane na zewnątrz przez promieniowanie lub konwekcję. Najwyższe temperatury K osiągane są w centrach supernowych zapadających się jąder. Zwykle temperatury te są nieosiągalne w gwiazdach, ponieważ chłodzenie przez neutrina może bardzo skutecznie odprowadzać energię. W ostatnich sekundach CCSn gęstość staje się na tyle wysoka, że ​​neutrina zostają uwięzione, więc energia grawitacyjna uwalniana przez zapadnięcie nie może swobodnie uciec - stąd wysokie temperatury.∼1011

Jeśli chodzi o ostatnią część twojego pytania, tak, w kopertach niektórych ewolucyjnych gwiazd znaleziono masery astrofizyczne . Mechanizm pompowania jest nadal przedmiotem dyskusji. Temperatury jasności takich maserów mogą być znacznie wyższe niż cokolwiek omówionego powyżej.

Rob Jeffries
źródło
Według The Disappearing Spoon szybkość fuzji zachodzącej w jądrze gwiazdy zmniejsza się wraz z temperaturą, więc wydaje się ograniczać temperatury w gwiazdach, których głównym źródłem ciepła jest fuzja jądrowa. Kiedy gwiazdy zapadają się i wytwarzają ciepło z przetworzonej energii potencjalnej, a nie z fuzji, takie ograniczenia wychodzą przez okno, ale dla „stabilnych” gwiazd uważam, że byłyby one głównym czynnikiem ograniczającym.
supercat
@supercat Nie wiem, co to jest Disappearing Spoon , ale to źle. Jak można sądzić po tym, że masywne gwiazdy o wyższych temperaturach wewnętrznych są o rząd wielkości jasniejsze.
Rob Jeffries
@RobJeffries: To książka. Nie mówi, że wszystkie gwiazdy mają tę samą temperaturę równowagi (najwyraźniej nie), ale że dla danego poziomu ciśnienia szybkość fuzji spada wraz z temperaturą. Gwiazdy, które są bardziej masywne, mogą osiągać wyższe ciśnienia, a zatem mają wyższe temperatury równowagi, ale dla gwiazdy o określonej masie temperatury, które może osiągnąć fuzja, będą ograniczone przez wspomniane sprzężenie zwrotne.
supercat
@ supercat Więc (lub książka) mówisz, że jeśli jest stałą, to wraz ze wzrostem reakcje syntezy jądrowej zmniejszają się. Wydaje mi się niewłaściwy. -dependence reakcji syntezy jest znacznie bardziej strome niż uzależnienia. W rzeczywistości centralna gęstość i ciśnienie gwiazd o większej masie w sekwencji głównej jest niższa . Ograniczeniem jest ciśnienie promieniowania w najbardziej masywnych gwiazdach. Centralne temperatury w mniej masywnych gwiazdach są niższe, ponieważ nie muszą być tak wysokie. ρTTTρ
Rob Jeffries
Rozumiem, o czym mówi książka: że przy danym ciśnieniu, wzrost temperatury zmniejszy gęstość materii gwiezdnej wystarczająco, aby zmniejszyć tempo jej stopienia. Jeśli rosnące temperatury nie zmniejszają szybkości fuzji, dlaczego gwiazdy miałyby przetrwać miliony lat?
supercat