¿Cómo se estimó la temperatura central del Sol?

La composición se puede determinar tomando espectros. Además, la masa se puede determinar mediante dinámica. Si combina estos dos, bajo el supuesto de que la estrella está en un estado de equilibrio hidrostático (lo que significa que la presión térmica hacia afuera de la estrella debido a la fusión de el hidrógeno en helio está en equilibrio con el tirón hacia adentro de la gravedad), puede hacer afirmaciones sobre cuál debe ser la temperatura y la densidad en el núcleo. Necesita altas densidades y altas temperaturas para fusionar hidrógeno en helio.

Recuerde lo que está sucediendo: las temperaturas son lo suficientemente altas como para que el hidrógeno en el núcleo esté completamente ionizado, lo que significa que para fusionar estos protones en núcleos de helio, debe superar la repulsión electromagnética cuando llegan dos protones. close (las cargas similares se repelen). A continuación, se muestra un diagrama del proceso de un tipo particular de fusión ( reacción en cadena protón-protón ).

La otra reacción de fusión que ocurre en los núcleos de las estrellas se llama carbono -nitrógeno-oxígeno (CNO), y es la fuente de energía dominante para las estrellas más masivas que aproximadamente 1,3 masas solares. A continuación se muestra este proceso.

Editar:
Alguien señaló que esto en realidad no responde a la pregunta en cuestión, lo cual es cierto. Olvidándome de cómo hacer algunos de los cálculos básicos del reverso del sobre (lo admito, la astrofísica estelar definitivamente no es mi especialidad), me he topado con una muy cruda y estimación simple de cómo calcular la presión central y la temperatura del sol. Sin embargo, el cálculo indica los valores correctos y lo que se necesita saber para para obtener los detalles correctos.

Comentarios

• Esta respuesta no ‘ realmente responde a la pregunta como a cómo se determina el valor de temperatura de ~ 10 ^ 7 K.
• @ Guillochon Sí, ‘ tiene razón. Yo era un poco demasiado general. Yo ‘ Intentaré actualizar con una respuesta más específica.
• @Guillochon I ‘ he agregado un enlace. Siéntase libre para modificar / editar mi respuesta si tiene mejor información a mano.
• La temperatura del sol NO es suficiente para overco Me la barrera de Coulomb solo para la fusión de hidrógeno, pero requiere un túnel cuántico.

Modelos hidrodinámicos del Sol permiten un método para estimar sus propiedades internas. Para hacer esto, se debe conocer la Masa, el radio, la temperatura de la superficie y la luminosidad total (energía radiativa emitida) del Sol (determinada por observación). Haciendo varias suposiciones, por ejemplo, que el Sol se comporta como un fluido y que se aplica el equilibrio termodinámico local, se pueden usar las ecuaciones de estado estelares. Se aplican métodos numéricos a estas ecuaciones para determinar las propiedades internas del Sol, como su temperatura central.

Un gran ejemplo de cómo resolver este problema usted mismo se puede encontrar en el texto de licenciatura, «Introducción a la astrofísica moderna» de Carroll y Ostlie (Sección 10.5). El código FORTRAN para ejecutar su propio modelo estelar se incluye en el Apéndice H.

Un artículo de revisión completo sobre cómo las estrellas de diferentes masas evolucionan internamente (por ejemplo, con respecto a T, P, etc.) que vale la pena La lectura es: http://adsabs.harvard.edu/abs/1967ARA%26A…5..571I

Una descripción histórica muy interesante del desarrollo del sistema solar estándar Modelo: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0209080

Este documento (ciertamente seco) le da una buena idea de cómo Bueno, los modelos solares «estándar» estiman las propiedades internas del Sol utilizando heliosismología y mediciones de neutrinos para ayudar a determinar sus condiciones de contorno: http://adsabs.harvard.edu/abs/1997PhRvL..78..171B La respuesta es que coinciden increíblemente bien (> 0,2% de error)

Estas fueron las referencias menos técnicas (pero aún publicadas académicamente) que pude encontrar.

Aquí hay una página completa sobre el estado del arte en el modelado solar y la medición del Sol interno usando heliosismología: http://www.sns.ias.edu/~jnb/Papers/Preprints/solarmodels.html (muy técnico)

La fusión termonuclear no tiene nada que ver con la temperatura del sol. Puede obtener una estimación aproximada de la temperatura (con algunas simplificaciones necesarias) siguiendo esta línea de razonamiento:

1. El material del Sol es un gas ideal, completamente ionizado (todos los electrones están separados de los núcleos);

2. Esto significa que la presión del gas es proporcional a su temperatura y al número de partículas de gas en la unidad de volumen;

3. La presión en el centro (parte más interna) del Sol debe ser lo suficientemente grande como para soportar el peso de todas las capas de arriba;

4. Si supone que el El sol está hecho solo de hidrógeno y obtienes una temperatura central de unos 23 millones de grados.

Comentarios

• Supongo Entiendo lo que intenta decir, pero la primera oración es polémica. Si no hubiera reacciones nucleares, el Sol, con su radio actual, tendría la misma temperatura interna. Sin embargo, no se quedaría así y se volvería más caliente y más pequeño.
• Creo que nos entendemos. Mi respuesta trata solo del equilibrio hidrostático (con gas no degenerado, la temperatura entra en solución), es decir, da respuesta a la pregunta de cómo evitar el colapso del Sol a escala de días. De hecho, el Sol irradia, es decir, la energía interna del gas se escapa al espacio, y la estrella debe ajustarse en consecuencia en una escala de tiempo de millones de años, de hecho, se contrae y la temperatura central aumenta. En algún momento, la temperatura es lo suficientemente alta como para permitir la fusión y la estrella se estabiliza (la energía irradiada se genera por fusión).
• Sí, en ese sentido, la fusión nuclear sí determina la temperatura central del Sol, o al menos evitar que se caliente aún más. Pero estoy de acuerdo en que no necesita saber sobre la fusión para calcular la temperatura central actual del Sol, dada su masa, radio y composición actuales.
• Estoy de acuerdo. Originalmente, solo quería enfatizar que la fusión no es el proceso que mantiene caliente el interior del Sol (la gravedad y la ley de los gases son todo lo que necesitamos). De hecho, la fusión evita que el interior esté demasiado caliente 🙂

En general: haces modelos del sol, y luego ves cuál está de acuerdo con todas las observaciones, y compruebas qué temperatura predice este modelo para el núcleo.

Un modelo muy simple que da una buena aproximación : la fusión ocurre dentro de un pequeño volumen en el núcleo, y una parte de la energía liberada se transporta posteriormente a la superficie hasta que puede escapar en forma de luz. Sabemos cuánta luz emite el sol y se pueden calcular los gradientes de temperatura y densidad necesarios en el interior que se requieren para transportar esta energía y mantener estable el sol. Trabaje desde la superficie hacia adentro y obtendrá una estimación de la temperatura central.

Otro buen enfoque es la tasa de fusión; esto también se conoce a partir de la potencia total, y se puede comparar con la tasa de fusión de la el sol tendría a diferentes temperaturas.