Simpele vraag, maar “lijkt het antwoord nergens te vinden. Het kan” geen kernfusie zijn omdat kernfusie plaatsvindt als gevolg van de hitte. En het kan niet door de zwaartekracht zijn, omdat men gelooft dat de kern van zwarte gaten bijna het absolute nulpunt is. Dus wat maakt sterren zo heet?
Reacties
- Wie gelooft dat de kern van zwarte gaten bijna het absolute nulpunt is?
- Blijkt conceptueel gezien erg interessante vraag met een niet voor de hand liggend antwoord.
Antwoord
Sterren krijgen heet vanwege kernfusie, ze worden heet genoeg om kernfusie te ondersteunen en dit proces handhaaft hun temperatuur. Kernfusie stopt dat een ster heter wordt.
Protosterren (vóór kernfusie) worden heet vanwege een bekende statistische relatie tussen de potentiële zwaartekrachtenergie van een gas en de interne kinetische energie van de deeltjes waaruit het gas bestaat. [In een ideaal gas is de kinetische energie van de deeltjes recht evenredig met de temperatuur van het gas.] Dit staat bekend als de viriale stelling , die zegt dat tweemaal de opgetelde kinetische energie van deeltjes ($ K $) plus de potentiële zwaartekrachtenergie ($ \ Omega $, wat een negatieve grootheid is voor een gebonden object) is gelijk aan nul. $$ 2K + \ Omega = 0 $$
Nu kunt u de totale energie van het systeem noteren als $$ E_ {tot} = K + \ Omega $$ en vandaar uit de viriale stelling dat $$ E_ {tot} = \ frac {\ Omega} {2}, $$ wat ook negatief is.
Als we nu verwijderen energie uit het systeem, bijvoorbeeld door het gas energie te laten afgeven, zodat $ \ Delta E_ {tot} $ negatief is, dan zien we dat $$ \ Delta E_ {tot} = \ frac { 1} {2} \ Delta \ Omega $$
Dus $ \ Omega $ wordt negatiever – wat een andere manier is om te zeggen dat de protoster een meer ingestorte configuratie.
Vreemd genoeg kunnen we tegelijkertijd de viriale stelling gebruiken om te zien dat $$ \ Delta K = – \ frac {1} {2} \ Delta \ Omega = – \ Delta E_ {tot} $$ is positief . d.w.z. de kinetische energieën van deeltjes in het gas ( en dus hun temperaturen ) worden feitelijk heter. Met andere woorden, het gas heeft een negatieve warmtecapaciteit. Maar een hogere temperatuur betekent meestal dat er meer straling wordt geproduceerd en als de energieverliezen aanhouden, doet de ineenstorting dat ook.
Dit proces wordt uiteindelijk in een ster gestopt door het begin van kernfusie. Dit vervangt de stralingsverliezen door kernenergie en de ster bereikt een quasi-evenwicht dat duurt zolang hij nucleaire brandstof heeft om te verbranden.
Opmerkingen
- Het ' is een uitgebreid antwoord, maar mogelijk te gecompliceerd
- @Tanenthor " Astronomy Stack Exchange is een vraag en antwoordsite voor astronomen en astrofysici. Het ' wordt door jou gebouwd en beheerd als onderdeel van het Stack Exchange-netwerk van Q & A-sites. Met uw hulp ' werken we samen om een bibliotheek met gedetailleerde antwoorden op elke vraag over astronomie op te bouwen. " Het is gebrek aan detail dat opmerkelijk is bij veel antwoorden op Astronomy SE.
Antwoord
Voor de kernfusie in de kern begint, de warmte van de ster komt van de samentrekking van de oorspronkelijke nevel. Als de materie dichter bij elkaar komt, neemt de potentiële energie ervan af, net als wanneer je een steen laat vallen. Energie is echter constant, dus het moet ergens heen. Dat “ergens” is de hitte in de pasgeboren ster.
Reacties
- Dus je ' re wat impliceert dat de geboorte van een ster enigszins gewelddadig is en niet geleidelijk, of interpreteer ik het gewoon verkeerd?
- @ReadySetPawn Nee, ik heb niets gezegd over hoe lang de contractiefase duurt.
- @ReadySetPawn terwijl het ' een andere vraag is, ja, de geboorte van sterren kan zeer gewelddadig zijn en tijdelijk een stuk helderder dan wanneer de ster zich erin nestelt ' s hoofdreeks. Jupiter is bijvoorbeeld 1/75 van de massa van de lichtste rode dwergsterren, maar de warmte van de formatie is voldoende dat Jupiter nog steeds 4 keer de energie afgeeft die het van de zon ontvangt. De energie en warmte die worden gecreëerd wanneer genoeg materie om een ster te vormen onder de zwaartekracht samenvloeit, is indrukwekkend.