Khi một ngôi sao đạt đến pha khổng lồ đỏ, tại sao nó trở nên mờ hơn?

Vui lòng tham khảo câu trả lời này từ Quora:

... một ngôi sao sẽ trở thành người khổng lồ đỏ trước khi bắt đầu đốt helium. Trên thực tế, nó sẽ nở thành một người khổng lồ đỏ trong khi vẫn đốt cháy hydro trong một lớp vỏ trên bề mặt lõi helium. Tuy nhiên, việc đốt vỏ không giải phóng nhiều năng lượng hơn so với đốt cháy lõi, nhưng ngay cả điều đó một mình cũng không khiến ngôi sao trở thành người khổng lồ đỏ, vì nó chỉ có thể tỏa sáng hơn. Thủ phạm thực sự là sự kết hợp của tốc độ sản xuất năng lượng cao hơn VÀ ngôi sao có độ mờ cao hơn ở giai đoạn đó trong cuộc sống. Điều này tạo ra một cuộc khủng hoảng năng lượng trong đó năng lượng không thể thoát ra đủ nhanh và sự đối lưu sẽ phải siêu âm để cân bằng lại ngôi sao. Vì sự đối lưu siêu âm rất khó chịu (nghĩa là không thể), ngôi sao mở rộng đáng kể đến mức dòng năng lượng ở vỏ cháy khớp với dòng năng lượng ở bề mặt lớn hơn nhiều lần nữa.

Đây là một trong những lời giải thích tốt nhất mà tôi đã tìm thấy về cách các ngôi sao chuyển sang người khổng lồ đỏ. Tuy nhiên, phần tôi đã in đậm gây khó hiểu cho tôi: tại sao ngôi sao trở nên mờ hơn và nguyên nhân nào xảy ra?

Có một số câu trả lời trong bài giảng này và câu này mặc dù ngay cả ở đó, tác giả thừa nhận rằng toàn bộ câu chuyện là phức tạp, và không được biết đến một cách hoàn hảo.

Dường như việc đốt cháy vỏ và sự co lại của lõi không còn cháy của ngôi sao gây ra sự giãn nở của các lớp bên ngoài (điều này được mô tả là "nguyên lý gương" và được giải thích một phần trong bài giảng 12 (phần 12.4). các lớp để nguội, cho đến khi các ion H bắt đầu hình thành trong chúng (khoảng 5000K). Những lớp này tương tác với ánh sáng nhiều hơn các nguyên tử hydro trung tính hoặc proton trần (H +) làm tăng độ mờ.

Lý do thực sự khiến các ngôi sao nở rộ thành người khổng lồ đỏ không phải do thay đổi độ mờ đục, mà là do việc tạo ra một lõi thoái hóa của helium không nung chảy ở trung tâm. Lõi thoái hóa này có lực hấp dẫn mạnh, điều khiển nhiệt độ cao đến lớp vỏ hợp nhất hydro nằm trên nó. Điều này khá quan trọng, bởi vì khi một ngôi sao đang trải qua quá trình tổng hợp lõi như Mặt trời của chúng ta, tốc độ hợp hạch sẽ tự điều chỉnh bằng cách điều chỉnh nhiệt độ. Nhưng khi nhiệt độ được quyết định bởi trọng lực của lõi thoái hóa, nó có xu hướng khá cao, và tốc độ hợp hạch, không thể tự điều chỉnh, trở nên tồi tệ. Một cái gì đó phải cung cấp, bởi vì như đã nói ở trên, có một cuộc khủng hoảng năng lượng.

Những gì mang lại là tốc độ tạo năng lượng làm cho phong bì mở rộng, giúp nâng trọng lượng ra khỏi vỏ cầu chì. Điều đó làm giảm mật độ của nó, và lượng khí trải qua quá trình tổng hợp. Vì vậy, không giống như phản ứng tổng hợp lõi, tự điều chỉnh nhiệt độ của nó, phản ứng tổng hợp vỏ tự điều chỉnh khối lượng của nó, bằng cách giảm trọng lượng. Nhưng để nâng một khối lượng lớn như vậy đòi hỏi một sự mở rộng rất đáng kể của phong bì, ergo một người khổng lồ đỏ.

H trừ đi độ mờ gần bề mặt sẽ kiểm soát chính xác mức độ lớn của ngôi sao, bởi vì một khi khối lượng đã được nâng lên, nó không quan trọng lắm với lớp vỏ chính xác là nó được nâng lên bao xa. Nhưng điều đó không quan trọng đối với khả năng của ngôi sao trong việc tỏa năng lượng đó vào không gian, do đó điều khiển bán kính của ngôi sao, đó không phải là điều làm cho bán kính đó lớn ngay từ đầu. Vì vậy, lý do phong bì mở rộng ở nơi đầu tiên không liên quan gì đến độ mờ đục, sự thay đổi độ mờ bắt đầu phát huy sau khi mở rộng đáng kể đã xảy ra và kiểm soát nơi bề mặt sao xuất hiện. Nếu độ mờ của sao không thay đổi chút nào, nó vẫn sẽ là một ngôi sao khổng lồ, chỉ là không hoàn toàn cùng bán kính.