Qual è il limite superiore e inferiore delle temperature rilevate sulle stelle?


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A quali temperature sono state rilevate le temperature più estreme (sia calde che fredde)? Esiste un limite superiore e inferiore per la temperatura rilevata delle stelle?

Risposte:


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La risposta dipende da ciò che vorresti considerare come una "stella". Se stai solo pensando alle stelle nella sequenza principale , puoi semplicemente fare riferimento alle lettere classiche di tipo stellare, " OBAFGKM " (che è stata relativamente recentemente estesa per ospitare le nane marroni più fredde con le lettere "LTY"), dove Le stelle O sono le stelle più calde (~ 30.000 K) e le stelle Y sono le stelle più fredde, le cosiddette "a temperatura ambiente" (~ 300 K).

Gli oggetti gassosi auto-gravitanti non sono in grado di fondere il deuterio al di sotto di circa 13 masse di Giove, e quindi semplicemente collassano e si raffreddano perpetuamente (come nel caso di tutti i pianeti giganti nel nostro sistema solare). Questi oggetti possono essere più freddi di 300 K ma non sono tecnicamente stelle in quanto non subiscono fusione nucleare.

Per le stelle che escono dalla sequenza principale, due possibili esiti sono una stella nana bianca o una stella di neutroni , entrambe nate estremamente calde: le nane bianche nascono con temperature superficiali di ~ 10 ^ 9 K, mentre le stelle di neutroni nascono con superficie temperature di ~ 10 ^ 12 K. Tuttavia, sia le nane bianche che le stelle di neutroni si raffreddano mentre invecchiano, con le nane bianche più fredde conosciute che sono ~ 3.000 K e le stelle di neutroni che si raffreddano a ~ 10 ^ 6 K.

Quindi, per rispondere alla prima parte della tua domanda: le stelle più fredde conosciute sono le stelle Y (cioè nane brune) e le stelle più calde conosciute sono o-stelle o giovani stelle di neutroni, a seconda che tu consideri oggetti che hanno lasciato la sequenza principale o no.

E per quanto riguarda i limiti inferiori e superiori rigorosi, le stelle più fredde possibili sono probabilmente nane nere , che sono ciò che le nane bianche diventano dopo un raffreddamento per molto tempo (> 10 ^ 15 anni). Le stelle più calde sono probabilmente le stelle di neutroni appena nate che ho menzionato in precedenza, è molto difficile ottenere molto più caldo di 10 ^ 12 K perché qualsiasi energia in eccesso viene trasportata via dai neutrini.


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+1 Ottima risposta, quali sono le stelle più calde e fredde mai rilevate. Non sapevo che le stelle potessero essere così belle, incredibili!


Probabilmente quelli non sarebbero più caldi delle normali giovani stelle di neutroni, poiché le loro superfici si raffredderebbero comunque attraverso l'emissione di neutrini, che è molto efficace a temperature superiori a 10 ^ 10 K.
Guillochon

Come si ottiene questo limite di 10 ^ 10K? Teoria? Potresti spiegare esattamente come lo ottieni?
astromax,

+1 Ma penso che le temperature più elevate indicate per NS e WD potrebbero essere troppo elevate e riflettere la temperatura interna anziché la temperatura superficiale?
Rob Jeffries,

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Questa domanda ha già un'ottima risposta, vorrei solo aggiungere alcuni dettagli.

http://www.astro.ucla.edu/~wright/BBhistory.html

Qui dice che quando l'universo aveva un diametro di 10 ^ -33 cm, la sua temperatura era di 10 ^ 32K. Pertanto, quella dovrebbe essere la temperatura massima assoluta raggiungibile in questo universo, e quindi la temperatura massima di una stella dovrebbe essere inferiore a quella; molto interessante ciò che Guillochon ha detto sopra, che i neutrini portano via energia in eccesso sopra 10 ^ 12K.

Il colore di una stella regala la sua temperatura. È interessante notare che la corona di una stella, incluso il nostro Sole, può essere ben oltre un milione di K, anche se la temperatura superficiale della nostra stella è di circa 6000 K.

http://en.wikipedia.org/wiki/Corona

Inoltre, nei nuclei stellari, la fusione dell'idrogeno nell'elio inizia a 3 milioni di K, mentre la fusione del carbonio inizia a oltre 500 milioni di K e la fusione del silicio inizia a oltre 2700 milioni di K per confronto.


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Principalmente irrilevante.
Rob Jeffries,

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Le stelle più calde - e qui, suppongo che la "stella" escluda i resti stellari come nane bianche, stelle di neutroni e altri oggetti compatti esotici - sono probabilmente stelle Wolf-Rayet , una classe di stelle calde, carenti di idrogeno, caratterizzate da deplezione di idrogeno e notevoli linee di carbonio, azoto e ossigeno. L'enorme sottotipo di Popolazione I sono probabilmente stelle di sequenza principale ad alta massa di tipo O con venti stellari eccezionalmente forti.

La risposta di Guillochon menziona che le stelle di tipo O hanno spesso una temperatura superficiale di circa 30.000 K. Molte stelle, se non la maggior parte, di Wolf-Rayet lo superano di quantità drastiche. Alcuni dei più caldi potrebbero essere i componenti Wolf-Rayet dei binari AB7 e AB8 , nella Small Magellanic Cloud. Entrambi hanno normali compagni di tipo O, che sono anche estremamente caldi. Tuttavia, le temperature massime per i componenti Wolf-Rayet possono essere rispettivamente di 105.000 K e 141.000 K (Wikipedia cita Shenar et al. (2016) qui).

Ora, ecco il problema. È notoriamente difficile determinare le temperature delle stelle Wolf-Rayet con la precisione desiderata. Perché? Bene, è in gran parte a causa dei loro venti stellari e alti tassi di perdita di massa. Parti di atmosfere e venti sono otticamente spesse, il che significa che non possiamo necessariamente osservare dove si trova la "superficie", come normalmente descritto nell'astrofisica stellare. Pertanto, teniamo a mente che le temperature elencate potrebbero essere leggermente al di sotto - sebbene le stelle Wolf-Rayet siano ancora molto più calde delle normali stelle di tipo O.


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Le stelle più calde che si stanno ancora fondendo nei loro nuclei sono le stelle Wolf-Rayet che si trovano all'estremità estrema della sequenza WC, opportunamente classificate come stelle WO, che mostrano prominenti linee di emissione di ossigeno. La stella più calda conosciuta è WR 102, che ha un tipo spettrale di WO2 e una temperatura superficiale di 210.000 Kelvin.

Si pensa che WR 102 abbia una massa di ~ 16,7 masse solari. Poiché questa è una stella Wolf-Rayet altamente evoluta, la maggior parte di questa massa è composta dal nucleo di fusione con uno strato radiatissimo molto sottile che lo circonda. Per riferimento, la soglia per essere una stella di tipo O è di circa 16 masse solari, con solo una frazione di quella massa il nucleo di fusione. Ciò significa che WR 102 probabilmente è iniziato con circa 50-60 masse solari a ZAMS.

A questo punto non è noto cosa produca esattamente una stella WO, se si tratta di uno stadio evolutivo dopo essere stato una stella WC o se prende una straordinaria stella massiccia che va direttamente a WO dopo essersi spostato attraverso uno stadio WN. Il numero di stelle WO conosciute attualmente è nelle singole cifre, quindi c'è ancora molto da imparare su questo tipo di stelle.

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