Bei welchen extremsten Temperaturen (heiß und kalt) wurden Sterne nachgewiesen? Gibt es eine Ober- und Untergrenze für die ermittelte Temperatur von Sternen?
Die Antwort hängt davon ab, was Sie als "Stern" betrachten möchten. Wenn Sie nur an Sterne in der Hauptsequenz denken , können Sie sich auf die klassischen stellaren Buchstaben " OBAFGKM " beziehen (die vor relativ kurzer Zeit erweitert wurden, um die coolsten braunen Zwerge mit den Buchstaben "LTY" aufzunehmen) O-Sterne sind die heißesten Sterne (~ 30.000 K) und Y-Sterne sind die kältesten, sogenannten "Raumtemperatur" -Sterne (~ 300 K).
Selbstgravitierende, gasförmige Objekte sind nicht in der Lage, Deuterium unterhalb von etwa 13 Jupitermassen zu verschmelzen und somit einfach zusammenzubrechen und ständig abzukühlen (wie dies für alle Riesenplaneten in unserem Sonnensystem der Fall ist). Diese Objekte können kälter als 300 K sein, sind aber technisch gesehen keine Sterne, da sie keine Kernfusion eingehen.
Für Sterne, die die Hauptsequenz verlassen, sind zwei mögliche Ergebnisse ein weißer Zwergstern oder ein Neutronenstern , die beide extrem heiß geboren werden: Weiße Zwerge werden mit Oberflächentemperaturen von ~ 10 ^ 9 K geboren, während Neutronensterne mit Oberfläche geboren werden Temperaturen von ~ 10 ^ 12 K. Jedoch kühlen sowohl weiße Zwerge als auch Neutronensterne mit zunehmendem Alter ab, wobei die kältesten bekannten weißen Zwerge ~ 3.000 K und Neutronensterne auf ~ 10 ^ 6 K abkühlen.
Um den ersten Teil Ihrer Frage zu beantworten: Die kältesten bekannten Sterne sind Y-Sterne (dh braune Zwerge) und die heißesten bekannten Sterne sind entweder O-Sterne oder junge Neutronensterne, je nachdem, ob Sie Objekte betrachten, die die Hauptsequenz verlassen haben oder nicht.
Und was strenge Unter- und Obergrenzen angeht, so sind die kältesten möglichen Sterne wahrscheinlich schwarze Zwerge , zu denen weiße Zwerge nach einer sehr langen Abkühlung (> 10 ^ 15 Jahre) werden. Die heißesten Sterne sind wahrscheinlich die neugeborenen Neutronensterne, die ich bereits erwähnt habe. Es ist sehr schwierig, viel heißer als 10 ^ 12 K zu werden, da überschüssige Energie über Neutrinos abgeführt wird.
Diese Frage hat bereits eine sehr gute Antwort, ich möchte nur ein paar Details hinzufügen.
http://www.astro.ucla.edu/~wright/BBhistory.html
Sagt hier, dass, wenn das Universum einen Durchmesser von 10 ^ -33 cm hatte, seine Temperatur 10 ^ 32 K betrug. Daher sollte dies die absolute Maximaltemperatur sein, die in diesem Universum erreichbar ist, und daher sollte die Maximaltemperatur eines Sterns darunter liegen. Sehr interessant ist, was Guillochon oben gesagt hat, dass Neutrinos über 10 ^ 12K überschüssige Energie abführen.
Die Farbe eines Sterns verrät seine Temperatur. Es ist interessant festzustellen, dass die Korona eines Sterns einschließlich unserer Sonne weit über eine Million K betragen kann, obwohl die Oberflächentemperatur unseres Sterns etwa 6000 K beträgt.
http://en.wikipedia.org/wiki/Corona
In Sternkernen beginnt die Wasserstoffschmelze zu Helium bei 3 Millionen K, während die Kohlenstoffschmelze bei über 500 Millionen K und die Siliziumschmelze bei über 2700 Millionen K beginnt.
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Die heißesten Sterne - und ich nehme an, dass "Stern" Sternreste wie weiße Zwerge, Neutronensterne und andere exotische Kompaktobjekte ausschließt - sind wahrscheinlich Wolf-Rayet-Sterne , eine Klasse heißer, wasserstoffarmer Sterne, die durch Wasserstoffmangel gekennzeichnet sind und auffällige Kohlenstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffleitungen. Der massive Population I-Subtyp ist wahrscheinlich ein ehemaliger Hauptreihenstern vom O-Typ mit hoher Masse und außergewöhnlich starken Sternwinden.
Guillochons Antwort erwähnt, dass O-Sterne häufig Oberflächentemperaturen von etwa 30.000 K haben. Viele - wenn nicht die meisten - Wolf-Rayet-Sterne übertreffen diese um ein Vielfaches. Einige der heißesten sind möglicherweise die Wolf-Rayet-Komponenten der Binärdateien AB7 und AB8 in der Small Magellanic Cloud. Beide haben normale Begleiter vom Typ O, die auch außerordentlich heiß sind. Die Maximaltemperaturen für die Wolf-Rayet-Komponenten können jedoch 105.000 K bzw. 141.000 K betragen (Wikipedia zitiert Shenar et al. (2016) hier).
Hier ist das Problem. Es ist bekanntermaßen schwierig, die Temperaturen von Wolf-Rayet-Sternen mit der gewünschten Genauigkeit zu bestimmen . Warum? Das liegt vor allem an den starken Winden und den hohen Massenverlustraten. Teile der Atmosphäre und der Winde sind optisch dicht, was bedeutet, dass wir nicht unbedingt beobachten können, wo die "Oberfläche" liegt, wie sie normalerweise in der Sternastrophysik beschrieben wird. Bedenken Sie daher, dass die angegebenen Temperaturen möglicherweise etwas abweichen - obwohl Wolf-Rayet-Sterne immer noch deutlich heißer sind als normale O-Sterne.
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Die heißesten Sterne, die immer noch in ihren Kernen verschmelzen, sind Wolf-Rayet-Sterne, die sich am äußersten Ende der WC-Sequenz befinden und entsprechend als WO-Sterne klassifiziert sind und markante Sauerstoffemissionslinien aufweisen. Der heißeste bekannte Stern ist WR 102, der einen spektralen Typ von WO2 und eine Oberflächentemperatur von 210.000 Kelvin aufweist.
WR 102 soll eine Masse von ~ 16,7 Sonnenmassen haben. Da es sich um einen hochentwickelten Wolf-Rayet-Stern handelt, besteht der größte Teil dieser Masse aus dem Schmelzkern mit einer sehr dünnen, ihn umgebenden Strahlungsschicht. Als Referenz liegt die Schwelle für einen Stern vom O-Typ bei etwa 16 Sonnenmassen, wobei nur ein Bruchteil dieser Masse der Schmelzkern ist. Dies bedeutet, dass der WR 102 am ZAMS wahrscheinlich mit etwa 50-60 Sonnenmassen begann.
Zu diesem Zeitpunkt ist nicht bekannt, was genau einen WO-Stern hervorbringt, ob es sich um eine Evolutionsstufe nach einem WC-Stern handelt oder ob es sich um einen außerordentlich massiven Stern handelt, der nach einem Wechsel durch eine WN-Stufe direkt zu WO übergeht. Die Anzahl der derzeit bekannten WO-Sterne liegt im einstelligen Bereich, daher gibt es noch viel über diese Art von Sternen zu lernen.
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