Válaszok (LXXIV) Honnan származik a fehér törpe csillagok hője; Sofa Science
Raúl González a következő kérdést küldte nekem a [email protected] címre: «Hogyan lehet a fehér törpe hőmérséklete magasabb, mint a nap felszíne, ha ezek a csillagok már nem termelik a saját energiájukat? Honnan származik ilyen hő?»
Említettem fentebb a fehér törpe csillagokat más bejegyzésekben (például van Y Ez a másik), hanem, hogy megértsük, honnan származik a ragyogáshoz vezető hő, először meg kell látnunk, hogyan alakulnak ki ezek a kíváncsi tárgyak.
Először meg kell vernem a bokrot, úgy érted.
Pontosan. De ez egy szükséges gonosz, kurzív hang.
Amint tudod, csillagok ragyognak annak az energiának köszönhetően, amelyet a magjukban végbemenő magfúziós reakciók szabadítanak fel, ahol a hő és a nyomás szélsőséges körülményei a hidrogénatomokat összekapcsolódásra kényszerítik, ami egy nehezebb elemet, héliumot képez, és gammasugarakat bocsát ki, amelyek izzításig melegítik a csillag tömegét.
Például a nap esetében a magjában uralkodó 15 000 000 ° C körülbelül 6000 ° C felületi hőmérsékletre változik ... Ez összehasonlításban nagyon alacsonynak tűnhet, de figyelembe kell venni, hogy a mag hője csillagunk térfogatának eloszlásához, amely alapvetően 1,4 millió kilométer átmérőjű gázgömb.
De, amire Raúl jól rámutatott, a fehér törpe felülete sokkal magasabb hőmérsékletet érhet el, mint bármely hagyományos csillagé. mindenféle mechanizmus nélkül, amely energiát termelne benne.
Nos, elmondja, hogy milyen ritka csillag nem termeli a saját hőjét.
Nos, először is, a fehér törpék nem csillagok, mint olyanok, hanem más csillagok maradványai, amelyek felhasználták üzemanyagukat.
Akkor miért világítanak, ha nincs üzemanyag?!
Ok, várj, kurzív hang, menjünk részenként. Először nézzük meg, hogyan alakulnak ki ezek a kíváncsi tárgyak.
Egy csillag csecsemőkorában a gravitáció a mag mélyébe húzza a hidrogénfúziót okozó héliumot, mivel a hélium kissé sűrűbb. De a hélium nehezebb elemekké történő összeolvasztásához és így belőle energia előállításához szükséges feltételek jóval meghaladják azokat, amelyeket egy közepes méretű csillag tömege hozhat létre, mint a mi napunk. Ezért, Amikor egy közepes méretű csillag magjában túl sok hélium halmozódik fel, a fúziós reakciók nem folytatódhatnak.
Ez a részlet azért fontos, mert a csillagok mindaddig stabilak maradnak, amíg a magban zajló fúziós reakciók nyomása ellensúlyozza a gravitációs nyomóerőt. Más szavakkal, amikor a magban felhalmozódott hélium "elfojtja" a hidrogénfúziót, akkor a gravitációt távol tartó erő eltűnik, és a csillag teljes súlya ráesik, összenyomva.
De szerencsére, az összehúzódás következtében a mag körül új, magas nyomású és hőmérsékletű régió jelenik meg, amelyben a hidrogénfúzió fenntartható, hogy a csillag azonnal visszatérjen az energiatermeléshez.
E visszaesés után a csillag elkezd több energiát termelni, mint korábban, mivel ennek az új rétegnek nagyobb az űrtartalma, mint az eredeti magnak, és ezért több anyag olvasztódik össze benne. Ennek eredményeként, az új reakciók, amelyek most a korábbinál intenzívebbek, kiszorítják a környező gázt, és a csillag tágulni kezd.
De a sztori itt még nem ér véget: a csillag továbbra is termeli és felhalmozza a héliumot, így ez az új réteg egyidejűleg leállítja a hidrogén egyesítését is. Ennek eredményeként, a mag összehúzódási folyamata többször megismétli önmagát, mivel a hidrogénfúziós reakciók egyre erőszakosabbá válnak.
A Földről nézve a csillagok, amelyek ezen a folyamaton mennek keresztül, ciklikus fényerő-változásokat mutatnak, amelyek egybeesnek ezekkel az összehúzódási periódusokkal, ami egy grafikonon így néz ki:
Másrészről, ahogy tágulnak, e csillagok felülete hűl. Például egy, a naphoz hasonló tömegű csillag felületi hőmérséklete életének ebben a szakaszában körülbelül 6000 ° C-ról 2000 ° C-ra vagy 3000 ° C-ra csökkenhet.
De hogyan fog lehűlni, ha a csillag több energiát termel, mint korábban? Ez a bejegyzés tele van ellentmondásokkal!