Jak zmieniają się temperatury gwiazd?

Temperatura powierzchni Słońca (fotosfery) wynosi między 4500 ° - 6000 ° Kelvin. Wewnątrz rdzenia jest około 15,7 miliona stopni Kelvina.

W innych typach gwiazd (gwiazdy neutronowe, białe krasnale itp.) Jaka jest temperatura tych obszarów (choć wiele z nich nie ma tych samych warstw) i jak porównać je z temperaturami słońca?

To pytanie składa się z dwóch części:

Temperatury powierzchni

Bardzo przydatny schemat, który pokazuje temperaturę powierzchni, a także daje temperaturę każdej gwiazdy można obserwować to Herzsprung-Russella diagram, to jeden z le.ac.uk .

Jak widać, żółte własne słońce umieszcza je w zakresie od 4,5 kelwinów do 6 kelwinów, jak zauważono w pytaniu. Ta temperatura spada w kierunku dolnej granicy średniej. Główna sekwencja, w której znajduje się większość gwiazd, wynosi około 20 kKwinów, a niektóre z nich sięgają regionu 40 kKelwinów - nie pokazano ich tutaj, ponieważ są znacznie rzadsze.

Białe krasnoludy są nieco gorętsze niż nasze słońce - od 6 kelwinów do 10 kelwinów.

Gwiazdy neutronowe są daleko od głównej sekwencji - młode mogą mieć ponad 1 MKelwina!

Temperatura rdzenia:

Wewnętrznie temperatury rdzenia zależą od masy gwiazdy. W naszym słońcu energia jest dostarczana przez mechanizm łańcucha proton-proton, który występuje do około 20 MKelwinów, podczas gdy bardziej masywne gwiazdy mogą korzystać z cyklu Węgiel-Azot-Tlen - co dzieje się od około 15 MKelwinów w górę.

Różnice wynikają głównie z różnic konwekcyjnych i radiacyjnych - ten fragment ze strony głównej Sekwencji Głównej Wikipedii opisuje to bardziej szczegółowo:

Ponieważ istnieje różnica temperatur między rdzeniem a powierzchnią lub fotosferą, energia jest transportowana na zewnątrz przez promieniowanie i konwekcję. Strefa promieniowania, w której energia jest przenoszona przez promieniowanie, jest odporna na konwekcję i mieszanie plazmy jest bardzo niewielkie. Natomiast w strefie konwekcyjnej energia jest transportowana przez masowy ruch plazmy, z gorącym materiałem podnoszącym się, a chłodniejszym materiałem opadającym. Konwekcja jest bardziej wydajnym trybem przenoszenia energii niż promieniowanie, ale występuje tylko w warunkach, które powodują gwałtowny gradient temperatury. W masywnych gwiazdach (powyżej 10 mas Słońca) tempo wytwarzania energii w cyklu CNO jest bardzo wrażliwe na temperaturę, więc fuzja jest bardzo skoncentrowana w rdzeniu. W rezultacie w obszarze rdzenia występuje gradient wysokiej temperatury, co powoduje powstanie strefy konwekcyjnej dla bardziej wydajnego transportu energii. Takie mieszanie materiału wokół rdzenia usuwa popiół helu z obszaru spalania wodoru, pozwalając na zużycie większej ilości wodoru w gwieździe w ciągu życia sekwencji głównej. Zewnętrzne obszary masywnej gwiazdy transportują energię za pomocą promieniowania, z niewielką konwekcją lub bez niej. Gwiazdy o masie pośredniej, takie jak Syriusz, mogą transportować energię głównie przez promieniowanie, z małym regionem konwekcji rdzenia. Średniej wielkości gwiazdy o niskiej masie, takie jak Słońce, mają rdzeń stabilny w stosunku do konwekcji, ze strefą konwekcji w pobliżu powierzchni, która miesza zewnętrzne warstwy. Powoduje to stałe narastanie jądra bogatego w hel, otoczonego bogatym w wodór obszarem zewnętrznym. Natomiast chłodne gwiazdy o bardzo niskiej masie (poniżej 0,4 masy Słońca) są konwekcyjne.

Tutaj czytasz: „Temperatura wewnątrz nowo powstałej gwiazdy neutronowej wynosi od około 10 ¹¹ do 10 ¹² stopni Kelvina”.

Według katalogu McCooka i Sion Spectroscopically Identified White Dwarfs , najgorętszym białym karłem jest RE J150208 + 661224 o 170 kK.

Czytałem gdzieś, że najzimniejsze WD mają Teff między 3000 a 4000 K. Gdyby wszechświat był wystarczająco stary, pierwsze WD byłyby teraz Czarnymi Krasnoludami tak zimnymi jak przestrzeń wokół nich, 3 K.

W przypadku gwiazd nie zdegenerowanych mamy:

Prawdopodobnie najgorętszą znaną gwiazdą sekwencji głównej jest HD 93129 A o 52 kK. Hipotetyczne gwiazdy z populacji III mogą być gorętsze.

Dla porównania temperatura Słońca wynosi 5778 K (wikipedia).

Najzimniejszy znana gwiazda ciągu głównego jest ewentualnie 2mass j0523-1403 z tylko 2075 papier K. Dieterich sugeruje, że najzimniejsze możliwe gwiazda nie mogła być znacznie zimniej niż, albo byłoby to nie gwiazda, ale brązowy karzeł.

W przypadku fuzorów (obiektów łączących wodór - gwiazdy - oraz obiektów łączących deuter - brązowe karły) modele przewidują, że w obecnym wieku wszechświata BD ochłodzi się do ~ 260 K (przepraszam, że nie pamiętam teraz odniesienia). Podobnie jak WD, BD mogą być tak zimne jak przestrzeń, gdyby wszechświat był wystarczająco stary, tak myślę. Poza czarnymi krasnoludami wydaje się, że bezpiecznie jest uznać obiekty zimniejsze niż 260 K za planety.

Zauważ, że wszystkie wymienione tutaj temperatury, z wyjątkiem temperatur gwiazd neutronowych, są temperaturami mierzonymi na powierzchni tych gwiazd . Ich ośrodki są znacznie gorętsze.

W końcu zapomniałem o innych hipotetycznych obiektach, takich jak gwiazdy kwarków, gwiazdy Q itp. Nie zdziwiłbym się, gdyby (tak naprawdę istnieją poza teorią), że ich temperatura centralna byłaby wyższa niż 10 ¹² stopni Kelvina.

Jaka byłaby temperatura supermasywnej Czarnej Dziury?