原星点火的时间表?


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T Tauri型恒星转变为Main Sequence恒星时开始核聚变的时间尺度是什么?

维基百科上有关T Tauri型星星的文章提到:

它们的中心温度对于氢聚变而言太低。取而代之的是,它们由恒星收缩时释放的重力能量驱动,同时向着大约1亿年后到达的主序移动。

提到的1亿年是恒星处于没有核聚变的稳定状态(很好,就像湍流的T Tauri型恒星一样稳定)的时期。然后,一旦融合开始,我们将得到300万到数千亿年的主序列,这取决于所产生恒星的质量。

我感兴趣的是,两者之间的过渡时间是多长-核反应的点燃-“重力收缩产生的所有能量”与“核聚变产生的大部分能量”之间的时间。

我想这个时期可能会很短,并且随着初始聚变急剧增加局部温度(以及由此产生的压力),其影响会非常迅速且动荡,导致聚变的传导条件迅速扩散到已经进入聚变边缘的体积上。在原恒星内部到处发生核聚变,本质上是一场核野火,包围了聚集的气体,开始了连锁反应。

我猜这个过程相当迅速吗?有没有观察到?相反,在几百万年的恒星形成过程中,聚变反应的强度是否从零开始逐渐或缓慢地上升?


Answers:


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我已经考虑了几次(这是一个非常有趣的问题!),并希望能给出一个启发性的答案。我还没有找到关于这些细节的很好的现代参考文献(也许我只是吸纳了文献检索...),因此历史书籍中有些混乱

在T Tauri质量范围(<3个太阳质量)中,一个原恒星演化到主要序列上的总时间尺度约为几千万年(数量级)。聚变点火并不是精确的“失控”反应:但是它发生得相对较快,一旦开始,引力收缩就会迅速停止。

1个太阳质量原恒星的演化遵循以下基本步骤。不同群体的情况略有不同-太复杂了,在这里无法解释,但是参考文献应该提供足够的进一步阅读!

  1. 牛仔裤不稳定的气体和尘埃云开始收缩,用于将动能交换重力势能,从而进行热交换。随着消失,原恒星云的亮度增加。快速坍塌的初始阶段大约需要100,000年,此时云非常发光(也许20个太阳光度和8000K)。

  2. 在接下来的一百万年中,原恒星云缓慢收缩并冷却至约4500K。然后,原恒星沿着Hayashi轨道行进,进一步收缩,但温度变化不大-它的亮度继续下降。这是T Tauri星星所在的阶段。大多数T Tauri恒星的年龄小于300万年。

  3. 然后,恒星沿着Henyey轨道运动,该恒星的光度随着恒星核心中辐射区的发展而开始再次缓慢增加,并继续缓慢收缩。这可能需要数千万年的时间。

  4. 最后,核心条件足以融合开始。从重力收缩提供的所有能量到聚变提供的所有能量的时间尺度大约为一百万年。发生这种情况时,恒星的光度(反直觉)会再次降低,因为聚变产生的能量不能完全抵消引力收缩产生的能量,引力收缩在聚变开始时就停止了。

图:L g / L曲线描述了重力收缩在恒星总光度上获得的能量。对数时间轴以秒为单位(摘自Iben(1965),图3)。

参考文献:

有趣的阅​​读是我遇到了质量更高的原恒星形成:

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