¿Por qué las estrellas de secuencia principal son estables?

Porque en una estrella de secuencia principal, la presión de radiación (hacia afuera) es aproximadamente igual a la fuerza de la gravedad (hacia adentro).

Se dice que una estrella de secuencia principal es estable, pero en realidad, alternará entre contraerse y expandirse todo el tiempo. Los mecanismos que impulsan estos procesos a veces se denominan termostato solar , porque una estrella de secuencia principal naturalmente compensará los efectos de una contracción, lo que hará que se expanda, que se contraiga, etc. El ciclo es el siguiente: la gravedad comprime el núcleo → el núcleo se vuelve más cálido y más denso → la velocidad de fusión aumenta en el núcleo → la presión de radiación aumenta hasta que domina ligeramente sobre la gravedad → la estrella se expande → el núcleo se vuelve más frío y menos denso → la velocidad de fusión la fusión disminuye en el núcleo → la presión de radiación disminuye hasta que la gravedad domina → la estrella se contrae → la gravedad comprime el núcleo →… Y volvemos a donde comenzamos.

Esto sucede todo el tiempo mientras la estrella fusiona hidrógeno a helio. La fusión de hidrógeno es el proceso que define una secuencia principal de estrellas. Pero debido a que el helio es más pesado que el hidrógeno, un núcleo pasivo de helio se acumulará lentamente en el centro de estas estrellas. Hay un límite para la masa de un núcleo de helio llamado límite de Schönberg-Chandrasekhar, y cuando el núcleo se vuelve tan pesado, de repente comenzará a contraerse. Esta contracción repentina y rápida calienta mucho el núcleo, de modo que la estrella se expande mucho, nuevamente debido a la mayor tasa de fusión y presión de radiación. Aquí es donde la estrella abandona la fase de secuencia principal estable, y en su lugar entra en la fase sub-gigante no tan estable.

Este proceso en una estrella que convierte el combustible de hidrógeno en helio se llama reacción en cadena protón-protón y utiliza alegremente el hidrógeno a medida que avanza, se quema a un ritmo constante a través del hidrógeno en su núcleo convirtiéndolo en helio.

Sin embargo, como puede imaginarse a medida que pasa el tiempo, habrá cada vez más helio y, al mismo tiempo, una disminución en el hidrógeno, lo que impide que la estrella se expanda muy rápidamente, o tal vez se expanda lentamente durante su vida útil, como en línea con la reducción de hidrógeno Debería expandirse lentamente ¿sí? Intuitivamente, ¿esto podría verse como debería ser?

Bueno, primero una estrella para comenzar a brillar necesita una temperatura interna de más de 15 millones de Kelvin. Sin este calor protón, no se producirán reacciones de protón. El calor juega un papel muy importante aquí. Entonces, cuando el centro de una estrella en colapso está lo suficientemente caliente y alcanza esta temperatura, el núcleo de la estrella comenzará a moverse hacia afuera. Al retenerlo, la piel de este globo es la acción de la gravedad.

Entonces, la estrella siempre está lista para explotar, pero hay un acto de equilibrio en juego. La gravedad que lo empuja hacia adentro se corresponde con el calor del hidrógeno que se convierte en helio empujándolo hacia afuera. Coinciden, por lo que la estrella simplemente se sienta allí. SÓLO cuando llega a un punto en el que se vence la gravedad porque el centro ahora está empujando más fuerte de lo que la gravedad lo mantiene dentro, se expandirá.

Dentro de una estrella, el hidrógeno se convierte en helio, la presión de hidrógeno en la estrella disminuye y el helio aumenta, estos se cancelan mutuamente y equilibran el sistema hasta cierto punto. Pero solo hasta cierto punto, eventualmente el helio es el gas principal en la estrella, la estrella se queda sin hidrógeno, y cuando se queda sin combustible, ¡eso es todo lo que escribió! En este punto, la gravedad gana la batalla. El núcleo de las estrellas se colapsa hacia adentro, muy rápido … Pero a medida que el núcleo colapsa ahora, la capa exterior de la estrella se expande, el delicado equilibrio entre las dos fuerzas ahora está sobre la piel, no tiene a dónde ir, sino que se expande como cualquier gas hacia afuera.

En el caso de nuestra estrella GV2, el sol no es un gran boom antiguo, sino más bien una expansión a otro estado de equilibrio … (el gigante rojo) y cuando eso se vuelve loco y los desequilibrios, el comienzo vuelve a retroceder, retrocede a un estado de enana blanca.

Algunas estrellas obviamente queman mucho más hidrógeno en su núcleo y mucho más rápido porque son más masivas. ¡También se expanden! pero no como un globo, la liberación de energía es mucho más repentina que eso.

Más bien, contrarresta intuitivamente si eres una estrella, tener una masa de nuestro sol te dará una larga vida. Ser más grande y tener mucho combustible es la peor manera de durar tanto como una estrella.

Sugerencia práctica: para destruir una estrella, encuentra varios asteroides muy grandes llenos de hierro, Iron es tu asesino de estrellas. Ahora tíralos de repente al núcleo y retrocede … BOOOOOM! ¡Esta es la versión celestial de los mentos y el experimento de la coca!

Ahora … ejem, tengo algunas galaxias para mirar. Soy una diosa después de todo, ocupada, ocupada …

Sempre en Lucem Solaria:

Si se expanden demasiado, hay menos fusión en el núcleo (temperaturas y presiones más bajas) y se contraen. Si se contraen demasiado, las tasas de fusión aumentan y se expanden. Son autolimitados y, por lo tanto, bastante estables.