Где Солнце получило водород для работы, если оно находится в 3-м поколении звезд?

26

Как я вижу здесь , Солнце принадлежит к группе звезд «Население I», которая является третьим поколением звезд в нашей вселенной. Звезды 1-го поколения - Население III, 2-е поколение - Население II, а 3-е поколение - Население I.

Когда погибло 1-е поколение звезд (население III), это означает, что большая часть водорода сгорела до гелия. Звезды умирают, когда не осталось водорода. Позже появилось второе поколение звезд (Население II), которые сплавляют еще одну порцию водорода в более тяжелые элементы.

Если 1-е и 2-е звёздные поколения сжигали водород до гелия и более тяжелых элементов, то разве 90% всего вселенского водорода не должно превращаться в гелий и что-то еще? Если да, то не должно быть достаточно водорода, чтобы сделать Солнце.

ОБНОВЛЕНИЕ 1

Спасибо за все ваши ответы. Они очень полезны. Теперь появился новый подвопрос. Когда звезда умирает, как наше Солнце, она посылает внешние слои, и ядро ​​становится белым / другим карликом. В этом случае новая звезда может образоваться только из водорода из внешнего слоя. Вопрос: каков процент исходного звездообразного водорода после его сжигания до гелия, который идет из этого внешнего слоя в космическое пространство?

Zlelik
источник
1
У вас есть небольшая опечатка, которую я не могу предложить исправить: «Второе поколение звезд (Население III)» должно быть Население II.
doppelgreener
@doppelgreener Почему вы не можете предложить редактирование? Похоже, у вас нет предложений по редактированию, поэтому я сомневаюсь, что вы исчерпали себя прямо сейчас.
TylerH
2
@TylerH Предлагаемые изменения должны содержать более одного символа. (Я только что заметил другие изменения, которые могу внести, но сейчас уже
ожидается
4
Редактирование, чтобы задать дополнительный вопрос, не работает хорошо: нет никакой гарантии, что ответчики увидят изменения и вернутся, чтобы обновить свои ответы (и на самом деле они выполнили свою половину социального контракта, уже ответив на первоначальный вопрос). ). Лучше задать новый вопрос, ссылаясь на этот вопрос для контекста.
Питер Тейлор
1
В заключение, что @PeterTaylor написал от всего сердца. Пожалуйста, задавайте дополнительные вопросы как отдельные вопросы, а не редактируйте исходный вопрос. Вы можете отредактировать исходный вопрос следующим образом: «Спасибо за все ваши ответы. Это побудило меня написать следующий вопрос здесь », где « здесь » - гиперссылка на ваш новый вопрос.
Дэвид Хаммен

Ответы:

28

Большая часть газа галактики не включена в звезды и остается в виде газа и пыли. Это не моя область знаний, но такие документы, как Evans et al. 2008 и Matthews et al. 2018 год, по- видимому, предполагает, что в Гигантских Молекулярных Облаках, где формируется большинство звезд в Галактике Млечный Путь, эффективность звездообразования составляет около 3-6%. Таким образом, подавляющее большинство газа (94-97%) не превращается в звезды. В очень плотных средах, таких как шаровые скопления, которые образовались намного раньше в истории Млечного Пути, эффективность звездообразования достигает примерно прибл. 30%. Каноническая заявленная скорость для "регулярных" спиральных галактик, таких как Млечный путь, составляет около 1 солнечной массы новых звезд, производимых в год, что очень мало суммируется по всей галактике.

Звезды также выделяют достаточное количество своих внешних, богатых водородом внешних слоев во время поздних фаз красного гиганта, когда звездный ветер сильнее и атмосфера расширяется в огромных пределах (радиус Солнца во время фазы красного гиганта будет примерно таким же, как у Земли). орбита сейчас). Также в конечном состоянии, когда формируется белый карлик, только основной и внутренний слои формируют белого карлика. Типичная масса белого карлика примерно в 0,6 раза больше массы Солнца ( S. Kepler et al. 2006) и поэтому после смерти звезды будет сохраняться достаточное количество неиспользованной богатой водородом внешней атмосферы. Для звезд с большей массой даже больше массы уходит в оболочку (выброшенную на высокой скорости), чем в оставшуюся нейтронную звезду. Эти звезды с большой массой встречаются гораздо реже; большинство звезд Млечного Пути - слабые, крутые М-гномы.

astrosnapper
источник
20

Я думаю, что вы ответили на свой вопрос.

если 1-е и 2-е поколение звезд сжигали водород до гелия и более тяжелых элементов, то должно ли это быть, как 90% всего вселенского водорода, уже превращенного в гелий, и что-то еще? Если да, то не должно быть достаточно водорода, чтобы сделать Солнце.

Ясно, что у Солнца достаточно водорода, чтобы сформироваться, и Вселенная не на 90% состоит из гелия и более тяжелых элементов (на самом деле это ~ 74% водорода, ~ 24% гелия и часть более тяжелых элементов ). Это означает, что первое и второе поколения звезд не сожгли большую часть водорода, и ваши основные предположения неверны.

Ваше основное неверное предположение исходит из утверждения

[A] звезда умирает, когда не осталось водорода.

Более правильное утверждение было бы «Звезда умирает, когда в ее ядре не осталось водорода» 1 . Как только в ядре заканчивается водород для слияния, оно обычно не может поддерживать гравитационное давление, пытаясь сжать его, и начинается стадия смерти. Однако внешняя оболочка вокруг ядра, которая может составлять 50-70% массы звезды, никогда не срастается, оставаясь водородом.


1 Технически это сложнее, и понятие «когда звезда умирает» не очень четко разграничено. Но это другой вопрос для другого дня.

зефир
источник
5
Я думаю, что для этого нужно еще несколько деталей - например, хотя правда, что водород в звезде не истощается полностью, как он возвращается «наружу», образуя новые звезды?
Луан
@Luaan Это выходит за рамки вопроса, как задано. Вопрос касается только того, почему водород не был полностью сожжен в предыдущих звездах. Если вы хотите узнать, что происходит с этой звездой, когда она умирает, не стесняйтесь задавать другой вопрос.
зефир
@Luaan Nova уносит наружный слой газов от звезды. Это может произойти по разным причинам. Наиболее драматичным является конец звездной жизни - сверхновая .
Шверн
Каков приблизительный процент водорода, который выходит за пределы звезды, когда звезда умирает?
Zlelik
@zephyr Я не думаю, что это так; действительно, ваш ответ вроде отвечает на другой вопрос (хотя и неявный у Злелика) - сжигает ли звезда весь свой водород, когда она «умирает»? Но это не совсем то, о чем спрашивал Злелик - он спрашивает, как могут образовываться новые звезды, когда предыдущие звезды сжигали весь доступный водород. Водород в мертвой звезде не доступен для новых звёзд (если вы не объясните, как это может быть - например, красный гигантский солнечный ветер во время асимптотической фазы ...), так что вы в основном подтверждаете его первоначальную идею, что быть любым водородом, оставленным для новых звезд, чтобы сформироваться.
Luaan
6

Вопрос в том, если 1-е и 2-е поколение звезд сжигали водород до гелия и более тяжелых элементов, то должно ли это быть как 90% всего водорода во вселенной, уже превращенного в гелий, и что-то еще?

Только крошечная часть первичного водорода была преобразована в гелий или что-то еще. Объяснение в четыре раза.

  1. Большая часть первичного водорода Вселенной лежит между галактиками. Часть этого межгалактического газа может быть захвачена галактикой, но большая часть этого, вероятно, никогда не будет.
  2. Большая часть водорода в галактике находится в форме теплой и горячей межзвездной среды. Часть этого межзвездного газа может конденсироваться, образуя межзвездное газовое облако, но, как и в случае с межгалактической средой, большая часть этой межзвездной среды, вероятно, никогда не будет включена в звезду.
  3. В то время как часть газа в межзвездном газовом облаке действительно разрушается, образуя звезды и планеты, этот процесс невероятно неэффективен. Более 90% газа в газовом облаке выбрасывается в межзвездную среду в процессе звездообразования.
  4. Хотя часть водорода в звезде действительно превращается в гелий или более массивные элементы, это горение является неполным. Звезды между примерно 1/2 и 5 солнечными массами выбрасывают много водорода во время смерти.

Тем не менее, звездообразование в нашей галактике сейчас значительно сократилось по сравнению с тем, что было на пике. Причина не в том, что водород превратился в гелий и более массивные элементы. Причина в том, что большая часть водорода теперь заперта в звездах с низкой массой. Время жизни звезды с половиной солнечной массы в несколько раз превышает текущий возраст Вселенной, и это время жизни увеличивается с уменьшением массы звезды. Все звезды с малой массой, которые когда-либо образовывались, по-прежнему являются звездами, и это приводит к большому количеству запертого водорода.

Дэвид Хаммен
источник
«Большая часть изначального водорода Вселенной лежит между галактиками». это кажется необычным утверждением, можете ли вы предоставить источник?
Майкл
2
Это, конечно, TIL ... так что не только большая часть массы / энергии не видна (например, "темнота"), но большая часть того, что видно, даже не является частью какой-либо галактики.
Майкл