Jednoduchá otázka, ale zdá se, že odpověď nenajde nikde. Nemůže to být jaderná fúze, protože k jaderné fúzi dochází v důsledku tepla. A nemůže to být kvůli gravitaci, protože se věřilo, že jádro černých děr je téměř absolutní nula. Co dělá hvězdy horkými?
Komentáře
- Kdo věří, že jádro černých děr je téměř absolutní nula?
- Ukázalo se, že je to koncepčně velmi zajímavá otázka s nejasnou odpovědí.
Odpověď
Hvězdy nedostanou horké kvůli jaderné fúzi, jsou dostatečně horké, aby udržovaly jadernou fúzi, a tento proces udržuje jejich teploty. Jaderná fúze ve skutečnosti zastaví zahřívání hvězdy.
Protostary (před jadernou fúzí) se zahřívají kvůli dobře známému statistickému vztahu mezi gravitační potenciální energií plynu a vnitřní kinetickou energii částic, které tvoří plyn. [V ideálním plynu je kinetická energie částic přímo úměrná teplotě plynu.] Toto se nazývá viriální věta , která říká, že dvakrát sečtená kinetická energie částic ($ K $) plus gravitační potenciální energie ($ \ Omega $, což je záporná veličina pro vázaný objekt) se rovná nule. $$ 2K + \ Omega = 0 $$
Nyní můžete zapsat celkovou energii systému jako $$ E_ {tot} = K + \ Omega $$ a tedy z viriální věty, že $$ E_ {tot} = \ frac {\ Omega} {2}, $$ je také negativní.
Pokud nyní odstraníme energii z systém, například tím, že nechá plyn vyzařovat energii, takže $ \ Delta E_ {tot} $ je negativní , pak vidíme, že $$ \ Delta E_ {tot} = \ frac { 1} {2} \ Delta \ Omega $$
Takže $ \ Omega $ se stává negativnějším – což je další způsob, jak říci, že protostar dosáhne více zhrouceného konfigurace.
Zvláštní je, že současně můžeme pomocí viriální věty zjistit, že $$ \ Delta K = – \ frac {1} {2} \ Delta \ Omega = – \ Delta E_ {tot} $$ je pozitivní . tj. kinetické energie částic v plynu ( a tedy i jejich teploty ) se ve skutečnosti zahřívají. Jinými slovy, plyn má negativní tepelnou kapacitu. Ale teplejší teplota obvykle znamená, že je produkováno více záření, a pokud energetické ztráty budou pokračovat, bude pokračovat i kolaps.
Tento proces je nakonec ve hvězdě zastaven nástupem jaderné fúze. Tím se nahradí radiační ztráty jadernou energií a hvězda dosáhne kvazi-rovnováhy, která trvá tak dlouho, dokud bude mít jaderné palivo ke spalování.
Komentáře
- ' je komplexní odpověď, ale možná příliš komplikovaná
- @Tanenthor " Astronomy Stack Exchange je otázka a stránka odpovědí pro astronomy a astrofyziky. Je ' vytvořen a spuštěn vámi jako součást sítě Stack Exchange Q & A. S vaší pomocí ' pracujeme společně na vybudování knihovny podrobných odpovědí na všechny otázky o astronomii. " Je to nedostatek detailů, které jsou pozoruhodné u mnoha odpovědí na Astronomy SE.
Odpověď
Před začíná jaderná fúze v jádru, teplo hvězdy pochází z kontrakce původní mlhoviny. Když se hmota přiblíží k sobě, její potenciální energie se sníží, stejně jako když upustíte kámen. Energie je však konstantní, takže musí někam jít. Tím „někde“ je teplo v novorozené hvězdě.
Komentáře
- Takže vy ' znovu z čehož vyplývá, že zrod hvězdy je poněkud násilný a nikoli postupný, nebo ho jen špatně interpretuji?
- @ReadySetPawn Ne, neřekl jsem nic o tom, jak dlouho trvá fáze kontrakce.
- @ReadySetPawn, zatímco ' je jiná otázka, ano, zrod hvězd může být velmi násilný a dočasně mnohem jasnější, než když se do něj hvězda usadí ' hlavní posloupnost. Například Jupiter je 1/75 hmotnosti nejsvětlejších červeno-trpasličích hvězd, ale teplo z formace je dostatečné na to, aby Jupiter stále emitoval čtyřnásobek energie, kterou přijímá ze slunce. Energie a teplo, které vznikají, když se dostatek hmoty k vytvoření hvězdy splyne gravitací, je působivé.