Cosa rende le stelle calde?

Le stelle non ottengono caldi a causa della fusione nucleare, diventano abbastanza caldi da sostenere la fusione nucleare e questo processo mantiene le loro temperature. La fusione nucleare in realtà impedisce a una stella di diventare più calda.

Le protostelle (prima della fusione nucleare) si riscaldano a causa di una ben nota relazione statistica tra lenergia potenziale gravitazionale di un gas e lenergia cinetica interna delle particelle che lo compongono. [In un gas ideale, lenergia cinetica delle particelle è direttamente proporzionale alla temperatura del gas.] Questo è noto come teorema viriale , che dice che il doppio dellenergia cinetica sommata delle particelle ($ K $) più lenergia potenziale gravitazionale ($ \ Omega $, che è una quantità negativa per un oggetto legato) è uguale a zero. $$ 2K + \ Omega = 0 $$

Ora puoi scrivere lenergia totale del sistema come $$ E_ {tot} = K + \ Omega $$ e quindi dal teorema viriale che $$ E_ {tot} = \ frac {\ Omega} {2}, $$ che è anche negativo.

Se ora rimuoviamo energia da il sistema, ad esempio consentendo al gas di irradiare energia, in modo tale che $ \ Delta E_ {tot} $ sia negativo , allora vediamo che $$ \ Delta E_ {tot} = \ frac { 1} {2} \ Delta \ Omega $$

Quindi $ \ Omega $ diventa più negativo – che è un altro modo per dire che la protostella raggiunge un più collassato configurazione.

Stranamente, allo stesso tempo, possiamo usare il teorema viriale per vedere che $$ \ Delta K = – \ frac {1} {2} \ Delta \ Omega = – \ Delta E_ {tot} $$ è positivo . cioè le energie cinetiche delle particelle nel gas ( e quindi le loro temperature ) diventano effettivamente più calde. In altre parole, il gas ha una capacità termica negativa. Ma una temperatura più alta di solito significa che viene prodotta più radiazione e se le perdite di energia continuano, lo stesso accade al collasso.

Questo processo viene infine arrestato in una stella dallinizio della fusione nucleare. Questo sostituisce le perdite radiative con lenergia nucleare e la stella raggiunge un quasi equilibrio che dura finché ha combustibile nucleare da bruciare.

Commenti

• È ' una risposta esauriente, ma forse troppo complicata
• @Tanenthor " Astronomy Stack Exchange è una domanda e sito di risposte per astronomi e astrofisici. ' è stato creato e gestito da te come parte della rete Stack Exchange dei siti Q & A. Con il tuo aiuto, ' stiamo lavorando insieme per creare una libreria di risposte dettagliate a ogni domanda sullastronomia. " È mancanza di dettagli che è notevole in molte risposte su Astronomy SE.

Prima del Inizia la fusione nucleare nel nucleo, il calore della stella proviene dalla contrazione della nebulosa originale. Quando la materia si avvicina, la sua energia potenziale diminuisce, proprio come quando lasci cadere una roccia. Lenergia è comunque costante, quindi deve andare da qualche parte. Quel “da qualche parte” è il calore nella stella appena nata.

Commenti

• Quindi ' re implicando che la nascita di una stella sia alquanto violenta e non graduale o la sto solo interpretando male?
• @ReadySetPawn No, non ho detto nulla su quanto dura la fase di contrazione.
• @ReadySetPawn mentre ' è una domanda diversa, sì, la nascita delle stelle può essere molto violenta e temporaneamente molto più luminosa di quando la stella vi si insedia ' la sequenza principale. Giove, ad esempio, è 1/75 della massa delle nane rosse più leggere, ma il calore della formazione è sufficiente perché Giove emetta ancora 4 volte lenergia che riceve dal sole. Lenergia e il calore creati quando una quantità sufficiente di materia per formare una stella si fonde sotto la gravità è impressionante.