Wodurch werden die Dimensionen eines Sterns größer, wenn sein Wasserstoffbrennstoff erschöpft ist?

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Wodurch werden die Dimensionen eines Sterns größer, wenn sein Wasserstoffbrennstoff erschöpft ist? Beispielsweise wird erwartet, dass die Sonne ihren Radius um das 250-fache vergrößert. Was verursacht dies, wenn zu erwarten ist, dass die Temperatur sinkt? Wie kann sich Gas ausdehnen, wenn die Temperatur sinkt?

star astrophysics Anixx
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Antworten:

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Der Sonne wird niemals der Wasserstoff ausgehen. Dies ist ein weit verbreitetes Missverständnis.

In diesem Moment verschmilzt die Sonne Wasserstoff mit Helium. Dieses verschmolzene Helium bleibt im Kern, bis es eine kritische Masse erreicht . An diesem Punkt beginnt der Kern zusammenzubrechen. Dieser Zusammenbruch erhöht die Temperatur und den Druck um den Kern, in dem Wasserstoff geschmolzen wird, wodurch die Wasserstofffusion erhöht wird, was auch zu einem Anstieg des Strahlungsdrucks führt wodurch sich die äußeren Schichten ausdehnen und abkühlen.

Sobald der Kern eine Temperatur von ungefähr 100 Millionen Kelvin erreicht hat, beginnt die Helium-Fusion dramatisch (Helium Flash). mit hohem Strahlungsdruck im Kern. Hier wird die Sonne das 250-fache ihres aktuellen Radius erreichen.

Wenn sich die Helium-Fusion stabilisiert, nimmt der Strahlungsdruck an den Kernen ab, wodurch der Radius der Sonne schrumpft.

Die Temperatur sinkt nur an der Oberfläche, da sie sich mit zunehmender Ausdehnung weiter vom Kern entfernt.

Joan.bdm
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Laut The Disappearing Spoon führt eine Erhöhung der Temperatur, zumindest so wie ich es verstehe, zu einer Verringerung der Fusionsrate - eine Tatsache, die die Gleichgewichtstemperatur für einen Stern einer gegebenen Zusammensetzung festlegt. Wenn Helium die Fusion bei höheren Temperaturen unterstützen kann als Wasserstoff, der einem ähnlichen Druck ausgesetzt ist, würde dies eine höhere Gleichgewichtstemperatur nahe legen.
Supercat
Temperatur ist nicht alles, was bei der Fusion zählt. Der Druck im Kern steigt stark an.
Joan.bdm
Die Dichte ist eine Funktion von Druck und Temperatur. Mit steigenden Temperaturen nimmt die Dichte ab. Meines Wissens muss der Unterschied in ihren Geschwindigkeitsvektoren in einem bestimmten Bereich liegen, damit Atome fusionieren können. Wenn sie zu klein sind, werden die Kerne durch ihre elektrischen Ladungen auseinander gedrückt. Wenn sie zu groß sind, werden sie durch die nach der Kollision verbleibende kinetische Energie auseinander getragen. Ähnlich dem Grund, warum Kernreaktoren etwas brauchen, um die Geschwindigkeit der darin herumfliegenden Neutronen zu verringern.
Supercat
@supercat Nicht genau. In entarteter Materie ist der Druck nahezu unabhängig von der Temperatur. Dies geschieht kritisch in verschiedenen Phasen der Entwicklung verschiedener Sterne (wie z. B. einem Heliumblitz): Der Kern wird degeneriert, bevor er zu verschmelzen beginnt, sodass die Temperatur drastisch ansteigen (oder abfallen) kann, ohne dass sich der Druck ändert in einer extrem schnellen Fusion von fast dem gesamten Kern, sobald die Temperaturen einen bestimmten Punkt erreichen.
Zibadawa Timmy