Есть ли предел тому, насколько горячей может быть звезда?

11

Я думаю, что размер и масса не коррелируют с температурой , но опять же эти факторы способствуют внутреннему давлению.

Я хотел бы знать, есть ли предел тому, как горячая звезда может нагреваться и какие механизмы могут привести к необычайно горячему нагреву звезды .

Я также знаю, что отрицательная температура в лазере выше, чем положительная, и может ли звезда давать отрицательную температуру?

star temperature user6760
источник
2
Ядро или поверхность? Стабильно или во время коллапса? Я думаю, что во время коллапса и образования нейтронных звезд ядро ​​достигнет триллиона градусов, но после образования нейтронная звезда достаточно быстро охлаждается.
userLTK

Ответы:

9

Да, есть предел. Если градиент давления излучения превышает локальную плотность, умноженную на локальную гравитацию, то равновесие невозможно.

Радиационное давление зависит от четвертой степени температуры. Следовательно, градиент давления излучения зависит от третьей степени температуры, умноженной на градиент температуры.

Следовательно, для стабильности где - плотность, - локальная гравитация, а - некоторая совокупность физических констант, включая непрозрачность материала. радиации. Поскольку в звездах должен быть градиент температуры (они внутри теплее, чем снаружи), это фактически устанавливает верхний предел температуры. Именно это устанавливает верхний предел около 60 000–70 000 К для температуры поверхности самых массивных звезд, в которых преобладает радиационное давление.

T3dTdr≤αρg,
ρgα

В регионах с более высокой плотностью или большей гравитацией давление излучения не является такой проблемой, и температура может быть намного выше. Температура поверхности звезд белого карлика (высокая плотность и гравитация) может составлять 100 000 К, поверхности нейтронных звезд могут превышать миллион К.

Конечно, звездные интерьеры намного плотнее и, следовательно, могут быть намного жарче. Максимальные температуры там зависят от того, насколько быстро тепло может быть передано излучением или конвекцией. Самые высокие температуры K достигаются в центрах сверхновых с коллапсом ядра. Обычно эти температуры недостижимы в звезде, потому что охлаждение нейтрино может очень эффективно уносить энергию. В последние секунды CCSn плотность становится достаточно высокой, чтобы нейтрино оказались в ловушке, и поэтому потенциальная энергия гравитации, высвобождаемая в результате коллапса, не может свободно вырваться - отсюда и высокие температуры.∼1011

Что касается последней части вашего вопроса, да, есть астрофизические мазеры, найденные в оболочках некоторых развитых звезд. Механизм накачки все еще обсуждается. Температуры яркости таких мазеров могут быть намного выше, чем обсуждалось выше.

Роб Джеффрис
источник
Согласно «Исчезающей ложке» , скорость, с которой происходит слияние в ядре звезды, уменьшается с температурой, поэтому, по-видимому, ограничивается температура в звездах, основным источником тепла которых является ядерный синтез. Когда звезды коллапсируют и генерируют тепло из преобразованной потенциальной энергии, а не из-за слияния, такие пределы выходят за пределы окна, но для «стабильных» звезд я думаю, что они будут основным ограничивающим фактором.
суперкат
@supercat Я не знаю, что такое « Исчезающая ложка» , но это неправильно. Как вы можете судить по тому факту, что массивные звезды с более высокими внутренними температурами на порядок ярче.
Роб Джеффрис
@RobJeffries: это книга. Это не говорит о том, что все звезды имеют одинаковую равновесную температуру (они явно не имеют), но что для данного уровня давления скорость синтеза уменьшается с температурой. Звезды, которые являются более массивными, могут достигать более высоких давлений и, следовательно, иметь более высокие равновесные температуры, но для звезды с определенным количеством массы температуры, которых может достигнуть синтез, будут ограничены вышеупомянутой обратной связью.
суперкат
@supercat Итак, вы (или книга) говорите, что если является константой, то с увеличением реакции синтеза уменьшаются. Мне кажется неправильным. -зависимости реакций синтеза гораздо круче , чем зависимость. На самом деле центральная плотность и давление звезд главной последовательности большей массы ниже . Ограничивающим фактором является радиационное давление в самых массивных звездах. Центральные температуры в менее массивных звездах ниже, потому что они не должны быть такими высокими. ρTTTρ
Роб Джеффрис
Мое понимание того, что говорится в книге, заключается в том, что при данном давлении повышение температуры приведет к достаточному снижению плотности звездного вещества, чтобы уменьшить скорость, с которой оно плавится. Если повышение температуры не снижает скорость слияния, то почему звезды смогут существовать миллионы лет?
суперкат