¿Por qué el sol no se encoge en su totalidad cuando muere, sino que se expande hasta convertirse en una gigante roja?
En la Tierra podemos sentir la luz y el calor que nos trae el sol todo el tiempo. La liberación de energía debe implicar el consumo de materia, ya que la materia contenida en las estrellas es limitada, por lo que cada estrella. tiene su propia vida útil.
Sin embargo, cuando el núcleo de una estrella consume toda la materia, no morirá silenciosamente, sino que se producirá una espectacular liberación de energía que destruirá toda la estrella. Las estrellas con la masa de nuestro sol morirán. Etapa final: expansión hacia una estrella gigante roja.
El volumen será lo suficientemente grande como para tragarse las órbitas de Mercurio y Venus, e incluso llegará cerca de la órbita de la Tierra y tragará nuestra Tierra. La pregunta aquí es, ¿por qué ocurre un fenómeno tan extremo? ocurre al final de una estrella? ¿Por qué crece en lugar de encogerse y morir?
La razón por la que llamamos estrellas al sol y a las estrellas del cielo es que en la corta vida de los seres humanos, es difícil encontrar el nacimiento, la vejez, la enfermedad y la muerte de las estrellas en el cielo Sin embargo, con el desarrollo y la observación de la ciencia y la tecnología humanas, con el avance de las capacidades astronómicas, hemos descubierto una gran cantidad de restos de estrellas muertas en el universo.
Los objetos celestes que fotografiamos son nebulosas planetarias, que se producen después de la muerte de estrellas similares al sol. Por supuesto, hay algunas estrellas masivas en el universo que son más masivas que el sol y mueren. Entonces se producirá una espectacular explosión de supernova. Abajo:
La Nebulosa del Cangrejo es el remanente de una estrella masiva que murió en una explosión de supernova hace 1000 años. Todavía hay una estrella de neutrones en su centro, pero la imagen de arriba fue tomada en luz visible. No podemos ver la ubicación de la estrella de neutrones.
Entonces, ¿qué causa la muerte de las estrellas? ¿Por qué mueren de esta manera? Esto comienza con el mecanismo de funcionamiento de las estrellas.
La razón por la que las estrellas brillan y calientan
¡Toma nuestro sol como ejemplo! Nació en una nebulosa primitiva rica en metales. Cuando la materia comienza a acumularse bajo la influencia de la gravedad, la energía potencial gravitacional se convierte en energía térmica. Cuando la materia se acumula hasta una determinada masa, la alta temperatura y presión en el núcleo. encenderá la luz. La fusión nuclear de elementos fusiona elementos ligeros en elementos pesados para liberar energía.
El núcleo de un planeta gigante gaseoso con una masa superior a 8 veces la masa del Sol comenzará a sufrir reacciones de fusión, pero su fusión es muy lenta. Este tipo de estrellas se llaman enanas rojas, que pueden hacerlo lentamente. Se fusiona durante su vida y quema todo el hidrógeno que contiene, por lo que este tipo de estrella tiene una vida útil muy larga, que puede alcanzar billones de años. Después de la muerte, no se expandirá ni explotará, sino que se enfriará lentamente y se volverá negra. enano, hasta desaparecer en el vasto universo.
Aunque la temperatura central de una estrella enana amarilla como el Sol ha alcanzado los 15 millones de grados y la densidad central ha alcanzado 13 veces la del plomo, dicha temperatura y presión aún no pueden superar la fuerza de Coulomb entre dos protones. , si la temperatura y la presión por sí solas no pueden iniciar la fusión nuclear dentro del sol.
Pero afortunadamente, el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica juega un papel muy importante aquí. Dos protones aparecerán repentinamente uno frente al otro con una probabilidad muy baja y luego usarán la alta temperatura para fusionarse con la alta. -Estado de presión para convertirse en deuterio y luego captura el protón nuevamente, incluso si es helio-3, y luego helio-4. Aunque el helio-4 es 0,7 más liviano que cuatro protones, aún liberará 28 millones de electronvoltios. y el helio-4 generado se asentará y acumulará en el núcleo de la estrella, y la fusión del hidrógeno continuará ocurriendo en la capa exterior del núcleo de helio.
Adicional aquí: la probabilidad de un túnel cuántico entre dos protones es 1/10^28, pero el sol contiene alrededor de 10^57 protones, y 10 protones están ubicados en el sol. En el núcleo, ¿casi 4? Todavía se fusionan 10 ^ 38 protones en helio-4 cada segundo, lo que resulta en una pérdida de aproximadamente 4 millones de toneladas de masa. Esta es la fuente de energía solar.
Equilibrio dinámico de estrellas en la etapa de secuencia principal
Podemos clasificar las estrellas en tipos O, B, A, F, G, K y M por su masa y tipo espectral, el La enana roja mencionada anteriormente es una estrella de tipo M, y nuestro sol es una estrella de tipo G. De hecho, no importa qué tipo de estrella esté pasando por el proceso de fusión de hidrógeno con helio antes mencionado, la llamamos principal. etapa de estrella de secuencia.
Durante el período de secuencia principal de una estrella, la energía aportada por la fusión del hidrógeno en helio se liberará hacia el exterior en forma de fotones y los neutrinos pueden escapar rápidamente del núcleo de la estrella. no interactuará con nada, pero los fotones chocarán con las partículas cargadas cuando se propaguen hacia afuera, por lo que una gran cantidad de fotones generarán una presión ligera, que llamamos presión de radiación. Esta presión empujará las partículas fuera del núcleo de la estrella. es empujada hacia afuera, pero debido a la existencia de la gravedad, estas dos fuerzas permanecerán básicamente equilibradas durante el período de la secuencia principal de la estrella.
Si la presión de radiación es demasiado alta, el material estelar será expulsado, lo que provocará que la presión del núcleo disminuya y la estrella se expanda. Esto se debe a que la reacción de fusión nuclear se ralentizará, provocando la presión de radiación. disminuirá, y la gravedad hará que la estrella se contraiga nuevamente, lo que a su vez conducirá a la aceleración de la fusión nuclear, y de esta manera toda la estrella permanecerá en un equilibrio dinámico.
Pero si la estrella abandona la etapa de secuencia principal, es decir, quema el hidrógeno del núcleo y comienza a encender la fusión de helio en el núcleo más interno, la estrella aumentará repentinamente debido a la presión de la radiación, provocando El núcleo externo colapsa. La capa de hidrógeno sale volando, lo que hace que la estrella se expanda violentamente y pierda mucha masa. Las estrellas como el Sol se expandirán hasta convertirse en gigantes rojas, y las estrellas más masivas que el Sol se expandirán hasta convertirse en supergigantes rojas.
Resumen: ¿Se tragará la Tierra?
Dije que era posible al principio del artículo, pero Mercurio y Venus nunca escaparán a tal destino. ¿Por qué es posible? la Tierra para sobrevivir?
La distancia media entre la Tierra y el Sol ya es bastante grande. Además, el Sol está consumiendo una enorme masa todo el tiempo, lo que hará que la órbita de la Tierra esté siempre alejada del Sol. Dentro de cinco mil millones de años, la Tierra definitivamente estará más lejos de lo que está ahora.
Y el Sol también perderá mucha masa cuando se convierta en una gigante roja, por lo que nuestra Tierra todavía tiene un rayo de esperanza.