तारे लाल क्यों बनते हैं?

Question

डिस्क्लेमर: मैं करियर एस्ट्रोनॉमर नहीं हूं। मेरे पास दूरबीन नहीं है। मेरी कोई पेशेवर साख नहीं है। लेकिन मुझे यह सामान आकर्षक लगता है, और मैं सभी खगोल विज्ञान वृत्तचित्रों का उपभोग करता हूं जो मैं कर सकता हूं।

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इसलिए, मैंने बहुत से वृत्तचित्रों को देखा है जो तारकीय विकास का वर्णन करते हैं। मैं समझता हूं कि एक निश्चित सीमा से नीचे, तारकीय मृत्यु में सुपरनोवा शामिल नहीं है। मैं समझता हूं कि उस सीमा से ऊपर, सुपरनोवा न्यूट्रॉन स्टार, मैग्नेटर्स या (यदि सुपरनोवा हाइपरनोवा के रूप में अर्हता प्राप्त करता है) ब्लैक होल बना सकता है।

हालांकि, एक लंबे समय के लिए, मैं इस बात को लेकर उत्सुक था कि सुपरनोवा दहलीज से नीचे के तारे-हमारे अपने सूर्य की तरह क्यों होते हैं- रेड जायंट्स।

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वृत्तचित्रों से, मुझे निर्देश दिया गया है कि (सुपरनोवा दहलीज से नीचे के सितारों के लिए), जब स्टार के कोर का संलयन जारी नहीं रह सकता ... संलयन बंद हो जाता है, और तारा गुरुत्वाकर्षण के तहत ढहने लगता है।

जैसे ही गुरुत्वाकर्षण तारे को कुचलता है, मैं समझता हूं कि तारा गरमाता है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण उसे कुचलता है। नतीजतन, हालांकि तारकीय कोर "मृत" रहता है (कोई संलयन नहीं होता है), स्टेलर कोर के चारों ओर गैस का एक "शेल" गर्म हो जाता है जिससे फ्यूज़िंग हीलियम बनना शुरू हो जाता है। चूंकि संलयन स्टेलर कोर के चारों ओर एक "शेल" के रूप में होता है, इसलिए संलयन से बाहर की ओर धक्का वह होता है जो तारे की बाहरी परतों को और धकेलता है। नतीजा यह होता है कि तारा एक रेड जायंट में विकसित होता है।

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मेरा सवाल यह है: क्यों कोर में संलयन बंद हो जाता है ?! यह मुझे लगता है कि जैसे ही गुरुत्वाकर्षण तारे को कुचलता है, तारकीय संलयन कोर में ही राज्य करेगा- कोर के चारों ओर एक गोले में नहीं। क्यों स्टेलर कोर "मृत" रहता है जबकि इसका "खोल" संलयन शुरू होता है ???

Answer 1

(यह कुछ हद तक सरलीकृत है, लेकिन मुझे आशा है कि यह विचार पार हो जाएगा।)

प्रतिक्रियाएं कोर में रुक जाती हैं क्योंकि यह ईंधन से बाहर निकलती है। मुख्य अनुक्रम के दौरान, हाइड्रोजन को हीलियम में हाइड्रोजन के संलयन द्वारा समर्थित किया जाता है। आखिरकार, हाइड्रोजन केंद्र में बाहर निकलता है, इसलिए हाइड्रोजन संलयन अब संभव नहीं है।

यह कार्बन में फ्यूज़िंग हीलियम को तुरंत क्यों नहीं शुरू करता है? ऐसा इसलिए है क्योंकि कोर अभी तक गर्म या घना नहीं है। विभिन्न प्रतिक्रियाएँ मोटे तौर पर नाभिक में अलग-अलग प्रतिध्वनि अवस्थाओं की उपस्थिति पर निर्भर करती हैं और हीलियम के मामले में, इस तरह की स्थिति अक्सर पर्याप्त नहीं हो सकती है जब तक कि मुख्य तापमान लगभग केल्विन न हो।$10^8$

उस गर्म को प्राप्त करने के लिए, कोर को अनुबंध करना और गर्मी करना पड़ता है। यह अंततः होता है (यदि स्टार काफी बड़े पैमाने पर है) लेकिन यह तुरंत नहीं होता है। याद रखें कि गैस अभी भी गर्म है और उच्च दबाव पर है, जिसे वह स्वयं और उसके आस-पास फैलाता है।

इस बीच, कोर के किनारे पर, सितारा (आंशिक रूप से कहा संकुचन का एक परिणाम के रूप में) है हीलियम में हाइड्रोजन चालू करने के लिए गर्म करने के लिए पर्याप्त है, इसलिए यह ऐसा नहीं करता है। यह बिल्कुल परमाणु-जलता खोल है जो एक लाल विशाल की आंतरिक संरचना को अलग करता है।

तो शायद इस तरह से सोचें। मुख्य अनुक्रम के अंत में एक स्टार की कल्पना करें। हीलियम में हाइड्रोजन फ्यूज करने के लिए पर्याप्त गर्म कहाँ है? हर जगह कोर के किनारे तक! क्या यह कोर में फ्यूज होता है? नहीं, क्योंकि यह ईंधन से बाहर है। तो यह कहां फ्यूज करता है? कोर के किनारे, जिसे हम शेल के रूप में पहचानते हैं।

Answer 2

$M\sim1.4M_{sun}$

$dU = - \frac{GM(r)dm}{r}$

कि बारी में गर्मी में परिवर्तित किया जा सकता है।

$10^7 K$$(1)$$(2)$)। खोल में अभी भी पर्याप्त हाइड्रोजन है, और समकालीन हाइड्रोजन के परमाणु संलयन की अनुमति देने के लिए स्टार (अर्थात उच्च तापमान) के अंदर पर्याप्त गहरा है। यदि तारा अधिक विशाल था, तो अधिक चीजें हो सकती हैं, जैसे भारी तत्व कोर संलयन, और अधिक से अधिक जलते हुए गोले।

: इन पर एक नजर डालें रेफरी 1 , रेफरी 2 ।

कुछ नंबरों के लिए भी रेफरी 3 ।

Comments

भूरे बौने नहीं अंत में, सफेद बौने के बाद यह काला बौना बन जाता है (लेकिन ब्रह्मांड वास्तव में उन लोगों के लिए बहुत छोटा है)। ब्राउन बौना एक ऐसी वस्तु है जो हाइड्रोजन को फ्यूज करने के लिए बहुत कम द्रव्यमान वाला है। सफेद बौने कार्बन / ऑक्सीजन कोर के रूप में एक तारकीय जीवन के शेष होते हैं।

— usethedeathstar

हा सही है। मैं जवाब में इसे सही करूंगा।

— Py-ser

क्या आप "जलने" शब्द से बचने के लिए संपादन कर सकते हैं?

— जेरेमी

@ जेरेमी, कृपया स्वतंत्र महसूस करें :)

— Py-ser

सूर्य जैसे सितारों के लिए यह बेथ-वेइज़ेकर-चक्र ( en.wikipedia.org/wiki/CNO_cycle ) है, प्रोटॉन-प्रोटॉन नहीं।

— गेराल्ड

Answer 3

अधिक मूलभूत समझ के लिए, वह हे -4 को सी -12 में फ्यूज़ करने की कठिनाइयों का एहसास करने में सहायक है। इसे ट्रिपल-अल्फा प्रक्रिया कहा जाता है।

जब दो हे -4 नाभिक (अल्फा कण) को कूलम्ब बाधा को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है और उनके क्रॉस सेक्शन संरेखित होते हैं, तो यह बीई -8 का उत्पादन करता है। Be-8 नाभिक इतना अस्थिर है (दो अल्फा कणों में व्यवस्थित होने के लिए विषय नाभिकों के लिए ऊर्जावान रूप से अनुकूल होने के कारण) इसमें लगभग 10 ^ -17 सेकंड का आधा जीवन है जो आश्चर्यजनक रूप से संक्षिप्त है। इसलिए, सी -12 का उत्पादन करने के लिए तीन अल्फा कणों को लगभग तुरंत एक साथ आना पड़ता है, दो बी -8 का उत्पादन करते हैं और आधे जीवन की सीमा में, एक तीसरा इंटरैक्ट करता है।

एक पल के बारे में सोचें कि कोर की स्थिति कितनी चरम होनी चाहिए ताकि तीन अल्फा कणों की संभावना को एक साथ आने दिया जा सके और सफलतापूर्वक लगभग तुरंत बातचीत की जा सके और कोर को अध: पतन से बाहर लाने के लिए आवश्यक ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त समय हो। । हीलियम फ्यूजन वर्तमान समय में सूर्य के कोर के 15 मिलियन K (लगभग 99% प्रतिक्रियाओं के लिए प्रोटॉन-प्रोटॉन श्रृंखला से गुजरना) के विपरीत शुरू करने के लिए लगभग 100 मिलियन K लेता है। यह तापमान दोनों पतित कोर के अविश्वसनीय दबाव और शेल द्वारा आपूर्ति की गई अतिरिक्त ऊर्जा द्वारा प्रदान किया जाता है।

शेल संलयन ट्रिपल-अल्फा प्रक्रिया से पहले शुरू होता है क्योंकि कोर अनुबंध के रूप में और पतित हो जाता है, कोर से इतनी ऊर्जा उत्सर्जित हो रही है कि यह तत्काल आसपास की परतों को उस बिंदु तक गर्म कर देता है जहां यह एच-टू-फ्यू फ्यूज करना शुरू कर सकता है, वास्तव में यह इतना गर्म होता है कि खोल संलयन CNO चक्र द्वारा होता है।

तारे की बाहरी परतें तेजी से फैलती हैं क्योंकि इस खोल से बहुत अधिक मात्रा में ऊर्जा निकाली जा रही है, जो आज के तापमान की तुलना में अधिक गर्म तापमान पर फ्यूज हो रही है।

Answer 4

मुझे लगता है कि आप मेरे जैसे हैं और आम आदमी के जवाब की जरूरत है। यदि आप विकिपीडिया में "सौरमंडल के निर्माण और विकास" पर क्या होता है, इसका स्पष्टीकरण समझना आसान है, तो 5.3 (सूर्य और ग्रहों के वातावरण) पर क्लिक करें। सूर्य वास्तव में दो बार विस्तार करेगा: एक बार जब कोर त्वरित हाइड्रोजन संलयन से इतना गर्म हो जाता है (जैसा कि सूर्य का कोर गर्म हो जाता है हाइड्रोजन तेजी से जलता है) कि कोर के चारों ओर खोल में हाइड्रोजन फ्यूज करना शुरू कर देता है (शेल में यह हाइड्रोजन संलयन है) क्या बाहरी परतों को लगभग 1AU तक धकेलता है)। फिर लगभग 2 बिलियन साल बाद। कोर एक महत्वपूर्ण घनत्व / तापमान (हीलियम की बढ़ी हुई मात्रा के कारण) तक पहुँचता है कि हीलियम कार्बन में फ्यूज होने लगता है। इस बिंदु पर, एक हीलियम "फ्लैश" है और सूरज अपने मूल आकार से लगभग 11 गुना नीचे सिकुड़ जाता है। कोर में हीलियम लगभग 100 मिलियन वर्षों तक कार्बन में फ़्यूज़ होता है जब तक कि एक ही तरह की चीज़ नहीं होती है (इस समय को छोड़कर, कोर के चारों ओर शेल में हाइड्रोजन और हीलियम फ्यूज़ होने लगते हैं, जिससे बाहरी परतें फिर से फैलने लगती हैं। यह हीलियम का उपयोग शुरू होने के बाद होता है। ऊपर (या "प्रदूषित" कार्बन के साथ संलयन प्रक्रिया को रोकने के लिए) और कार्बन संलयन शुरू करने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान नहीं है कि एक ग्रह नीहारिका को बाहर निकाल दिया जाता है और तारा "मरना" शुरू हो जाता है।

Answer 5

मेरा सुझाव है कि आप इस लेख को http://www.space.com/ पर पढ़ें ।

इससे उद्धरण:

ब्रह्माण्ड के अधिकांश तारे मुख्य अनुक्रम तारे हैं - जो हाइड्रोजन को नाभिकीय संलयन के माध्यम से हीलियम में परिवर्तित करते हैं। एक मुख्य सीक्वेंस स्टार में सूरज के तीसरे से आठ गुना के बीच एक द्रव्यमान हो सकता है और अंततः इसके मूल में हाइड्रोजन के माध्यम से जल सकता है। अपने जीवन के दौरान, संलयन के बाहरी दबाव ने गुरुत्वाकर्षण के आवक दबाव के खिलाफ संतुलित किया है। एक बार जब संलयन बंद हो जाता है, तो गुरुत्व ले जाता है और तारे को छोटा और तंग करता है।

संकुचन के साथ तापमान बढ़ता है, अंततः उन स्तरों तक पहुंच जाता है जहां हीलियम कार्बन में फ्यूज करने में सक्षम है। तारे के द्रव्यमान के आधार पर, हीलियम जलना क्रमिक हो सकता है या विस्फोटक फ़्लैश के साथ शुरू हो सकता है। हीलियम संलयन से उत्पन्न ऊर्जा तारे के मूल आकार से कई गुना बाहर की ओर फैलती है।

संपादित करें: विकिपीडिया कुछ और जानकारी प्रदान करता है:

जब तारा अपने मूल में हाइड्रोजन ईंधन को समाप्त करता है, तो परमाणु प्रतिक्रियाएं जारी नहीं रह सकती हैं और इसलिए कोर अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण के कारण अनुबंध करना शुरू कर देता है। यह अतिरिक्त हाइड्रोजन को एक ऐसे क्षेत्र में लाता है जहां तापमान और दबाव कोर के आसपास एक खोल में फिर से शुरू करने के लिए संलयन पैदा करने के लिए पर्याप्त है। उच्च तापमान से प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है, जो 1,000-10,000 के कारक द्वारा तारे की चमक को बढ़ाने के लिए पर्याप्त है। तारे की बाहरी परतें बहुत विस्तार करती हैं, इस प्रकार तारे के जीवन के लाल-विशाल चरण की शुरुआत होती है।

Answer 6

मेरा सवाल यह है: क्यों कोर में संलयन बंद हो जाता है ?! यह मुझे लगता है कि जैसे ही गुरुत्वाकर्षण तारे को कुचलता है, तारकीय संलयन कोर में ही राज्य करेगा- कोर के चारों ओर एक गोले में नहीं। क्यों स्टेलर कोर "मृत" रहता है जबकि इसका "खोल" संलयन शुरू होता है ???

हमारा सूर्य अपने "मुख्य अनुक्रम" या हाइड्रोजन फ़्यूज़िंग चरण से लगभग आधा है। किसी तारे के मूल में संलयन इसके गतिशील संतुलन का हिस्सा है ।

• तारे का गुरुत्वीय क्षेत्र (इसके द्रव्यमान द्वारा निर्मित) इसका द्रव्यमान कोर की ओर संकुचित करता है। यह मामला जितना संकुचित होता है, उतना ही गर्म होता जाता है।

• कोर में तत्वों के संलयन से उत्पन्न ऊर्जा की रिहाई पदार्थ को कोर से दूर ले जाती है। कोर से पदार्थ का फैलाव इसके तापमान को कम करता है।

एक तारे का आकार तब होता है, कम से कम भाग में, गतिशील संतुलन द्वारा गठित किया जाता है जिस पर गुरुत्वाकर्षण संपीड़ित बल संलयन-निर्मित विस्तारक बलों के बराबर होते हैं। इसे स्टार का हाइड्रोस्टेटिक संतुलन कहा जाता है ।

भारी तत्वों के रूप में प्रति-जन आधार पर जारी ऊर्जा की मात्रा में गिरावट आती है। सबसे अधिक ऊर्जा हाइड्रोजन फ़्यूज़िंग के लिए जारी की जाती है, फ़्यूज़िंग हीलियम द्वारा कम जारी की जाती है, और इसी तरह। आखिरकार, एक बिंदु पर पहुंच जाता है (लोहे का संलयन) जिस पर तत्वों को फ्यूज करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा संलयन प्रतिक्रिया द्वारा जारी ऊर्जा से अधिक होती है। इस तरह के तारों के लोहे के कोर को "गैर-फ्यूजिंग" माना जाता है क्योंकि अगर लोहे के संलयन को सक्षम करने के लिए कोर को एक तापमान पर गरम किया गया था, तो तापमान बनाए रखने के लिए प्रतिक्रिया से अपर्याप्त ऊर्जा जारी की जाएगी।

इस बिंदु पर, तारे अपने हाइड्रोस्टेटिक संतुलन को बनाए रखने में तेजी से असमर्थ हो जाते हैं, यहां तक ​​कि इसके बड़े पैमाने पर संघनन के रूप में। आगे क्या होता है यह इस बात पर निर्भर करता है कि तारा कितना विशाल है और क्या उसका गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र अपने द्रव्यमान के इलेक्ट्रॉन अध: पतन के दबाव से अधिक है।

Comments

सूर्य जैसे तारे कभी लोहे तक नहीं पहुंचते। वे पतित हीलियम कोर का निर्माण करते हैं, जो तब कुछ ही सेकंड में कार्बन में फ्यूज़ियम के फ्यूज़िंग को अचानक "फ्लैश" में फ्यूज कर देता है। सूरज के आकार के तारों में मौजूद कॉर्न्स फ्यूज करने के लिए तापमान तक कभी नहीं पहुंचते।

— जेम्स के