Що зумовлює збільшення розмірів зірки, коли її водне паливо вичерпується?

Що зумовлює збільшення розмірів зірки, коли її водне паливо вичерпується? Наприклад, очікується, що Сонце збільшить свій радіус у 250 разів. Що викликає це, якщо очікується зниження його температури? Як газ може розширюватися, якщо температура падає?

star astrophysics

— Анікс
джерело

Сонце ніколи не закінчиться Гідрогену. Це поширене неправильне уявлення.

У цей момент Сонце зливає Водень у Гелій. Цей злитий гелій залишається в основі, поки не досягне критичної маси . У цей момент ядро почне руйнуватися. Цей колапс збільшує температуру та тиск навколо серцевини, де відбувається злиття водню, викликаючи збільшення синтезу Гідрогену, що також спричиняє підвищення тиску випромінювання, завдяки чому зовнішні шари розширюються та охолоджуються.

Як тільки ядро досягає температури приблизно 100 мільйонів кельвінових гелій, синтез гелію починається різко (гелієвий спалах) з високим радіаційним тиском в ядрі. Ось де Сонце досягне 250 разів більше свого поточного радіуса.

При стабілізації синтезу гелію тиск випромінювання в ядрах зменшується, завдяки чому радіус Сонця скорочується.

Температура буде падати тільки на поверхні , тому що , як це розширює його далі від ядра.

— Joan.bdm
джерело

Згідно з "Зникаючою ложкою", принаймні, наскільки я це розумію, підвищення температури призводить до зниження швидкості плавлення - факт, який встановлює рівноважну температуру для зірки даного складу. Якщо гелій здатний підтримувати плавлення при більш високих температурах, ніж водень, який зазнає аналогічного тиску, то це могло б запропонувати більш високу рівноважну температуру.

— supercat

Температура - це не все, що має значення в синтезі. У ядрі спостерігається високе підвищення тиску.

— Joan.bdm

Щільність - це функція тиску і температури. З підвищенням температури щільність зменшується. Далі, на моє розуміння, для того, щоб атоми злилися, різниця їх векторів швидкостей повинна знаходитися в певному діапазоні. Якщо вони занадто малі, ядра будуть відштовхуватися електричними зарядами. Якщо занадто велика, кінетична енергія, що залишилася після зіткнення, рознесе їх. Аналогічно тому, що ядерним реакторам потрібно щось, щоб зменшити швидкість нейтронів, що летять навколо них.

— supercat

@supercat Не зовсім. У виродженій речовині тиск майже повністю не залежить від температури. Це те, що критично відбувається на різних етапах еволюції різних зірок (наприклад, спалаху гелію): ядро стає виродженим до того, як воно може почати плавлення, тому температура може різко зростати (або знижуватися), не змінюючи тиску, внаслідок чого в надзвичайно швидкому плавленні майже всього ядра, коли температура досягне певної точки.

— zibadawa timmy