Điều gì gây ra kích thước của một ngôi sao tăng lên khi nhiên liệu hydro của nó cạn kiệt?

Điều gì gây ra kích thước của một ngôi sao tăng lên khi nhiên liệu hydro của nó cạn kiệt? Ví dụ, Mặt trời dự kiến sẽ tăng bán kính 250 lần. Điều gì gây ra điều này nếu nhiệt độ của nó dự kiến sẽ giảm? Làm thế nào khí có thể mở rộng nếu nhiệt độ giảm?

star astrophysics

— Anixx
nguồn

Mặt trời sẽ không bao giờ hết Hydrogen. Đây là một quan niệm sai lầm phổ biến.

Tại thời điểm này, Mặt trời đang hợp nhất Hydrogen thành Helium. Helium hợp nhất này vẫn là cốt lõi cho đến khi nó sẽ đạt đến một khối lượng quan trọng . Lúc này lõi sẽ bắt đầu sụp đổ. Sự sụp đổ này làm tăng nhiệt độ và áp suất xung quanh lõi , nơi Hydrogen đang được hợp nhất gây ra sự gia tăng phản ứng tổng hợp Hydrogen , điều này cũng làm tăng áp suất bức xạ làm cho các lớp bên ngoài mở rộng và làm mát.

Khi lõi đạt đến nhiệt độ khoảng 100 triệu Kelvin, phản ứng tổng hợp Helium bắt đầu đột ngột (Helium Flash) với áp suất bức xạ cao trong lõi. Đây là nơi Mặt trời sẽ đạt tới 250 lần bán kính hiện tại.

Khi phản ứng tổng hợp Helium ổn định áp suất bức xạ ở lõi giảm làm cho bán kính của Mặt trời co lại.

Các nhiệt độ sẽ chỉ thả ở bề mặt bởi vì như nở của nó đó là tiếp tục từ lõi.

— Joan.bdm
nguồn

Theo The Disappear Spoon, ít nhất là theo tôi hiểu, sự gia tăng nhiệt độ dẫn đến giảm tốc độ hợp hạch - một thực tế thiết lập nhiệt độ cân bằng cho một ngôi sao có thành phần nhất định. Nếu helium có khả năng hỗ trợ phản ứng tổng hợp ở nhiệt độ cao hơn hydro chịu áp suất tương tự, điều đó sẽ gợi ý nhiệt độ cân bằng cao hơn.

— supercat

Nhiệt độ không phải là tất cả những gì quan trọng trong phản ứng tổng hợp. Có sự gia tăng cao về áp lực trong lõi.

— Joan.bdm

Mật độ là một hàm của áp suất và nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, mật độ giảm. Hơn nữa, theo sự hiểu biết của tôi, để các nguyên tử hợp nhất, sự khác biệt trong các vectơ vận tốc của chúng phải nằm trong một phạm vi nhất định. Nếu quá nhỏ, các hạt nhân sẽ bị đẩy ra bởi các điện tích của chúng. Nếu quá lớn, động năng còn lại sau va chạm sẽ mang chúng ra xa nhau. Tương tự như lý do các lò phản ứng hạt nhân cần một cái gì đó để điều tiết tốc độ của các neutron bay quanh đó.

— supercat

@supercat Không chính xác. Trong áp suất vật chất thoái hóa gần như hoàn toàn độc lập với nhiệt độ. Đây là những gì cực kỳ xảy ra trong các giai đoạn tiến hóa của các ngôi sao khác nhau (như đèn flash helium): lõi bị thoái hóa trước khi nó có thể bắt đầu nung chảy, do đó nhiệt độ có thể tăng lên (hoặc giảm) mạnh mẽ mà không cần thay đổi áp suất, dẫn đến trong một phản ứng tổng hợp cực kỳ nhanh chóng của gần như toàn bộ lõi một khi nhiệt độ đạt đến một điểm nhất định.

— zibadawa timmy