Einfache Frage, kann aber anscheinend nirgendwo eine Antwort finden. Es kann keine Kernfusion sein, da die Kernfusion infolge der Hitze erfolgt. Und es kann nicht an der Schwerkraft liegen, weil man glaubt, dass der Kern der Schwarzen Löcher nahezu Null ist. Was macht Sterne heiß?
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- Wer glaubt, dass der Kern der Schwarzen Löcher nahezu Null ist?
- Es stellt sich konzeptionell als sehr heraus interessante Frage mit einer nicht offensichtlichen Antwort.
Antwort
Sterne bekommen nicht heiß aufgrund der Kernfusion, werden sie heiß genug, um die Kernfusion aufrechtzuerhalten, und dieser Prozess hält ihre Temperaturen aufrecht. Die Kernfusion verhindert , dass ein Stern heißer wird.
Protosterne (vor der Kernfusion) werden aufgrund einer bekannten statistischen Beziehung zwischen der Energie des Gravitationspotentials heiß eines Gases und die innere kinetische Energie der Teilchen, aus denen das Gas besteht. [In einem idealen Gas ist die kinetische Energie der Partikel direkt proportional zur Temperatur des Gases.] Dies ist als Virialsatz bekannt, der dies besagt Das Doppelte der summierten kinetischen Energie von Partikeln ($ K $) plus der Energie des Gravitationspotentials ($ \ Omega $, was eine negative Größe für ein gebundenes Objekt ist) ist gleich Null. $$ 2K + \ Omega = 0 $$
Jetzt können Sie die Gesamtenergie des Systems als $$ E_ {tot} = K + \ Omega $$ und notieren daher aus dem Virialsatz, dass $$ E_ {tot} = \ frac {\ Omega} {2}, $$ ebenfalls negativ ist.
Wenn wir jetzt Energie entfernen Wenn das System beispielsweise zulässt, dass das Gas Energie abstrahlt, so dass $ \ Delta E_ {tot} $ negativ ist, sehen wir, dass $$ \ Delta E_ {tot} = \ frac { 1} {2} \ Delta \ Omega $$
$ \ Omega $ wird also negativer – was eine andere Art zu sagen ist, dass der Protostern einen kollabierteren erreicht
Konfiguration. Seltsamerweise können wir gleichzeitig den Virialsatz verwenden, um zu sehen, dass $$ \ Delta K = – \ frac {1} {2} \ Delta \ Omega = – \ Delta E_ {tot} $$ ist positiv . d.h. die kinetischen Energien von Partikeln im Gas ( und damit ihre Temperaturen ) werden tatsächlich heißer. Mit anderen Worten hat das Gas eine negative Wärmekapazität. Eine heißere Temperatur bedeutet jedoch normalerweise, dass mehr Strahlung erzeugt wird, und wenn die Energieverluste anhalten, dann auch der Zusammenbruch. Dieser Prozess wird letztendlich in einem Stern durch den Beginn der Kernfusion gestoppt. Dies ersetzt die Strahlungsverluste durch Kernenergie und der Stern erreicht ein Quasi-Gleichgewicht, das so lange anhält, wie Kernbrennstoff verbrannt werden muss. Kommentare
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Vor dem Die Kernfusion im Kern beginnt, die Wärme des Sterns kommt von der Kontraktion des ursprünglichen Nebels. Wenn die Materie näher zusammenkommt, nimmt ihre potentielle Energie ab, genau wie wenn Sie einen Stein fallen lassen. Die Energie ist jedoch konstant und muss irgendwohin. Das „irgendwo“ ist die Hitze im neugeborenen Stern.
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- Sie sind also ' Dies bedeutet, dass die Geburt eines Sterns etwas gewalttätig und nicht allmählich ist oder interpretiere ich ihn nur falsch?
- @ReadySetPawn Nein, ich habe nichts darüber gesagt, wie lange die Kontraktionsphase dauert.
li> @ReadySetPawn, während ' eine andere Frage ist, ja, die Geburt von Sternen kann sehr gewalttätig und vorübergehend viel heller sein, als wenn sich der Stern darin niederlässt ' s Hauptsequenz. Jupiter zum Beispiel ist 1/75 der Masse der leichtesten Rotzwergsterne, aber die Wärme aus der Formation reicht aus, dass Jupiter immer noch das Vierfache der Energie abgibt, die er von der Sonne erhält. Die Energie und Wärme, die erzeugt wird, wenn genug Materie, um einen Stern zu bilden, unter der Schwerkraft verschmilzt, ist beeindruckend.