Wie variieren Sternentemperaturen?

Die Temperatur der Sonnenoberfläche (Photosphäre) liegt zwischen 4500 ° - 6000 ° Kelvin. Im Kern sind es rund 15,7 Millionen Grad Kelvin.

Wie ist die Temperatur in anderen Sterntypen (Neutronensterne, weiße Zwerge usw.) in diesen Gebieten (obwohl viele nicht über dieselben Schichten verfügen) und wie sind sie mit den Sonnentemperaturen zu vergleichen?

Diese Frage besteht aus zwei Teilen:

Oberflächentemperaturen

Ein sehr nützliches Diagramm, das die Oberflächentemperaturen anzeigt und auch die Temperatur jedes Sterns angibt, den Sie beobachten können, ist das Herzsprung-Russell-Diagramm, das von le.ac.uk stammt .

Wie Sie sehen, liegt das Gelb unserer eigenen Sonne im Bereich von 4,5 bis 6 Kelvin, wie in der Frage angegeben. Diese Temperatur sinkt gegen das untere Ende des Durchschnitts. Die Hauptsequenz, in der sich die meisten Sterne befinden, hat einen Spitzenwert von etwa 20 kKelvin, und es gibt einige in Richtung der 40 kKelvin-Region - sie werden hier nicht gezeigt, da sie viel seltener sind.

Weiße Zwerge sind etwas heißer als unsere Sonne - zwischen 6 und 10 Kelvin.

Neutronensterne sind weit von der Hauptsequenz entfernt - junge können über 1 M Kelvin sein!

Kerntemperatur:

Intern sind die Kerntemperaturen von der Masse des Sterns abhängig. In unserer Sonne wird Energie über den Proton-Proton-Kettenmechanismus abgegeben, der bis zu etwa 20 MKelvin auftritt, während massereichere Sterne den Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff-Kreislauf nutzen können, der ab etwa 15 MKelvin abläuft.

Die Unterschiede sind hauptsächlich auf Konvektions- und Strahlungsunterschiede zurückzuführen - dieser Auszug aus der Wikipedia-Seite "Hauptsequenz" beschreibt dies ausführlich:

Da es einen Temperaturunterschied zwischen dem Kern und der Oberfläche oder der Photosphäre gibt, wird Energie durch Strahlung und Konvektion nach außen transportiert. Eine Strahlungszone, in der Energie durch Strahlung transportiert wird, ist konvektionsstabil und das Plasma mischt sich kaum. Im Gegensatz dazu wird in einer Konvektionszone die Energie durch Massenbewegung des Plasmas transportiert, wobei heißeres Material aufsteigt und kühleres Material abfällt. Konvektion ist ein effizienterer Energieträger als Strahlung, tritt jedoch nur unter Bedingungen auf, die einen steilen Temperaturgradienten erzeugen. Bei massereichen Sternen (über 10 Sonnenmassen) ist die Geschwindigkeit der Energieerzeugung durch den CNO-Zyklus sehr temperaturempfindlich, sodass die Fusion im Kern hoch konzentriert ist. Infolgedessen besteht im Kernbereich ein hoher Temperaturgradient. Dies führt zu einer Konvektionszone für einen effizienteren Energietransport. Diese Materialmischung um den Kern entfernt die Heliumasche aus der Wasserstoffverbrennungsregion, wodurch mehr Wasserstoff im Stern während der Lebensdauer der Hauptsequenz verbraucht werden kann. Die äußeren Bereiche eines massereichen Sterns transportieren Energie durch Strahlung mit geringer oder keiner Konvektion. Sterne mit mittlerer Masse wie Sirius können Energie hauptsächlich durch Strahlung mit einem kleinen Kernkonvektionsbereich transportieren. Mittelgroße Sterne mit geringer Masse wie die Sonne haben einen konvektionsstabilen Kernbereich mit einer Konvektionszone in der Nähe der Oberfläche, in der sich die äußeren Schichten vermischen. Dies führt zu einem stetigen Aufbau eines heliumreichen Kerns, der von einem wasserstoffreichen Außenbereich umgeben ist. Im Gegensatz dazu sind kühle Sterne mit sehr geringer Masse (unter 0,4 Sonnenmassen) durchgehend konvektiv.

Hier lesen Sie: "Die Temperatur in einem neu gebildeten Neutronenstern liegt zwischen 10 ¹¹ und 10 ¹² Kelvin."

Laut McCook und Sion Spectroscopically Identified White Dwarfs Katalog ist der heißeste White Dwarf RE J150208 + 661224 mit 170 kK.

Ich habe irgendwo gelesen, dass die kältesten WDs Teffs zwischen 3000 und 4000 K haben. Wenn das Universum alt genug wäre, wären die ersten WDs jetzt Schwarze Zwerge, so kalt wie der Raum um sie herum, 3 K.

Für nicht entartete Sterne haben wir:

Möglicherweise ist der heißeste bekannte Hauptreihenstern HD 93129 A mit 52 kK. Die hypothetischen Population III-Sterne könnten heißer sein.

Zum Vergleich: Die Temperatur von Sun beträgt 5778 K (Wikipedia).

Der kälteste bekannte Hauptreihenstern ist möglicherweise 2MASS J0523-1403 mit nur 2075 K. Dieterichs Artikel legt nahe, dass der kälteste mögliche Stern nicht viel kälter sein könnte, oder es wäre kein Stern, sondern ein Brauner Zwerg.

Für Fusoren (Objekte, die Wasserstoff - Sterne - plus Objekte, die Deuterium - Braune Zwerge fusionieren) sagen Modelle voraus, dass sich ein BD im gegenwärtigen Alter des Universums auf ~ 260 K abgekühlt hätte (entschuldigen Sie, dass Sie sich jetzt nicht an die Referenz erinnert haben). Wie WDs könnten BDs so kalt sein wie der Weltraum, wenn das Universum alt genug wäre, denke ich. Abgesehen von den schwarzen Zwergen scheint es sicher zu sein, Objekte, die kälter als 260 K sind, als Planeten zu betrachten.

Beachten Sie, dass alle hier aufgeführten Temperaturen außer denen der Neutronensterne Temperaturen sind, die an der Oberfläche dieser Sterne gemessen werden . Ihre Zentren sind viel heißer als das.

Schließlich vergaß ich andere hypothetische Objekte wie Quarksterne, Q-Sterne usw.. Es würde mich nicht wundern, wenn (sie existieren wirklich außerhalb der Theorie) ihre zentralen Temperaturen höher als 10 ¹² Kelvin wären .

Was wäre die Temperatur eines supermassiven Schwarzen Lochs?