¿Las estrellas más nuevas son más pequeñas que sus predecesoras?

Sí, las estrellas tienden a reducirse con cada generación, pero no debido a la disipación del contenido de hidrógeno; Todavía hay mucho hidrógeno en la mayoría de las galaxias. En cambio, el tamaño de las estrellas depende principalmente del contenido químico de la nube precursora y la temperatura inicial; El problema crucial es cuánta acumulación tiene lugar en una nube de gas que se derrumba, antes de que se encienda la fusión y expulse el gas circundante con la presión de radiación.

Las primeras estrellas de “Población III” eran extremadamente grandes porque se formaron a partir de gas sin elementos pesados ​​y pequeños campos magnéticos, por lo que solo pudieron eliminar lentamente el calor de contracción gravitacional y el momento angular; sus núcleos solo alcanzaron lentamente las presiones y temperaturas de fusión, mientras que reunían varios cientos de masas solares de gas circundante.

Esas estrellas se convirtieron en supernova (principalmente a través de un mecanismo de “inestabilidad de pares” con diferentes perfiles de nucleosíntesis), y sembraron su entorno con un pequeño contenido de elementos medianos a pesados. La próxima generación de estrellas de “Población II” se formó a partir de ese gas como lo describe James Boettcher, y no eran tan grandes (decenas a 100 masas solares) porque su contenido de elementos pesados ​​pequeños pero no nulos irradiaba más eficientemente calor de formación y magnéticamente Momento angular transportado para permitir un colapso más rápido pero más pequeño. Sus explosiones de supernova incluyeron más elementos pesados ​​posteriores al hierro.

El Sol es una estrella de Población I intermedia, formada con mayor “metalicidad” (contenido de elementos post-helio), mientras que actualmente las estrellas de “Población I extrema” tienen las metalicidades más altas observadas. Las estrellas Pop I se forman en un rango de masa más pequeño debido a su rápido y eficiente colapso inicial de la nube de gas, y quizás a mecanismos de fragmentación más fáciles.

Gran pregunta!
Su hipótesis puede ser parcialmente correcta, según yo, porque el no. de grandes estrellas en el universo observable definitivamente ha disminuido con el tiempo.
Pero, el problema es que estamos tratando con el infinito. El universo es infinito, por lo que surge un problema importante. Aunque la materia puede disiparse como energía, en algún otro rincón del universo, ¡la energía puede convertirse en materia! Supongamos que ocurre una supernova y se forma una nebulosa planetaria donde se forman estrellas nuevas pero más pequeñas, en otro rincón del universo, debido a pequeños “bultos” gravitacionales, se pueden formar nebulosas. ¿Cómo se forman estas nebulosas? Muchas partículas de materia se congregan, y esta congregación atrae algunas otras partículas, y esto continúa hasta que comienza la fusión nuclear.

  • Otro punto a tener en cuenta es que cuando la materia se disipa como energía, esta energía no se pierde. Entra en el calentamiento del espacio alrededor de la supernova. Además, cuando se forman las nebulosas, usan esta energía mínima disponible (para su información, la temperatura promedio del universo es 2kelvin) para formar nebulosas y eventualmente estrellas.
  • Entonces es como un ciclo. Las estrellas no van disminuyendo progresivamente. En alguna otra parte del universo, se pueden formar otras estrellas masivas, y he aquí, ¡tienes el principio de la conservación del tamaño de las estrellas! (¡No es oficial, lo inventé: P)

#ThinkingRedefined

Las nuevas generaciones de estrellas tienden a ser más pequeñas porque tienen más metales. Más metales significa más enfriamiento radiativo, lo que hace que el gas molecular se contraiga y se aglomere más rápidamente. El resultado es que las nubes moleculares que forman estrellas se fragmentarán rápidamente en muchas estrellas más pequeñas. Por el contrario, las estrellas primordiales que se formaron poco después del Big Bang solo pudieron enfriarse a través de líneas moleculares de alta excitación (por ejemplo, el cuadrupolo eléctrico de hidrógeno molecular). Estas transiciones solo pueden enfriar el gas molecular a unos 200 Kelvin antes de que dejen de irradiarse por completo. Esto significa que una nube de gas necesita una masa muy grande antes de que pueda vencer la presión térmica y colapsar bajo su propia gravedad.

Los astrofísicos expresan esta idea cuantitativamente usando la masa de Jeans. La masa de una nube de gas con una cierta temperatura y densidad que es inestable a su propia gravedad (y colapsará en una estrella) es:

[matemáticas] M = \ frac {5 k T} {G m_ {p}} ^ {3/2} \ frac {3} {4 \ pi \ rho} ^ {1/2} [/ matemáticas]

Como el gas molecular primordial era más caliente, la masa de la estrella que se formará aumenta a medida que [math] T ^ {3/2} [/ math], por lo tanto, las estrellas primordiales eran más masivas (y físicamente más grandes).

No exactamente. Si la supernova se aisló en una parte completamente vacía del espacio, entonces sí, eso sería correcto.
Sin embargo, las supernovas a menudo ocurren en regiones activas de formación estelar. Hay abundancia de material en estas regiones. La onda de choque del Nova puede comprimir el gas en un frente grande y en expansión. Esto puede desencadenar la formación de estrellas en el gas comprimido. El tamaño de la nueva estrella depende de la cantidad de material acumulado. Esto podría ser más grande que la estrella original.