Por que a trilha do estágio subgigante é quase horizontal no diagrama de RH?

É afirmado que:

Após a sequência principal, à medida que a fusão enfraquece ou para no núcleo, a radiação externa enfraquece. O núcleo de hélio se contrai e esquenta. A energia gravitacional é convertida em energia térmica novamente!

A estrela parecerá esfriar lentamente e sofrerá um aumento modesto na luminosidade. Durante esta fase, o caminho que a estrela seguirá no diagrama de FC é quase horizontal à direita de sua posição na Sequência principal. Estrelas nesta fase são geralmente chamadas de sub-gigantes.

Mas ainda não consigo entender.

star red-giant

— velut luna
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Respostas:

Substituirei a resposta anterior para focar no ramo "subgigante" antes do gigante vermelho, em vez da sequência pré-principal ou "ramo horizontal" da fusão central de hélio. Há outras vezes em que a luminosidade é constante, mas essa pergunta é sobre o ramo subgigante, que antes eu sentia falta.

A razão pela qual a luminosidade é quase constante no ramo subgigante está relacionada à "relação massa-luminosidade" das estrelas pré e principal. É devido à difusão radiativa e como leva a uma luminosidade que depende apenas da massa, para uma dada composição. Se você comparar com faixas pré-sequência principal, deverá descobrir que os subgigantes refazem mais ou menos a evolução anterior, apenas com uma luminosidade um pouco maior porque muitos dos elétrons foram engolidos em nêutrons, reduzindo a opacidade e aumentando a capacidade total. importante taxa de difusão radiativa. É essencialmente apenas uma relação de massa-luminosidade dominada por hélio, em vez de dominada por hidrogênio, à medida que o raio aumenta devido aos detalhes de como o interior está evoluindo.

A razão pela qual a luminosidade eventualmente aumenta acentuadamente no ramo gigante vermelho é que, à medida que o núcleo degenerado começa a se acumular em massa, ele começa a controlar a temperatura da região de fusão e isso altera significativamente a estrutura interna de maneira a explicar os gigantes vermelhos .

— Ken G
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Aparentemente, alguém que não sabe muito sobre evolução estelar colocou um -1, mas você pode ter certeza de que minha resposta está correta da mesma forma. Um fato interessante sobre a relação massa-luminosidade é que ela é independente do raio, que é um elemento básico da combinação do conteúdo interno da luz vezes a taxa de difusão. É por isso que a luminosidade não muda à medida que o raio muda, mas a temperatura da superfície muda.

— Ken G

Talvez eles pensem que você parece estar dizendo que "não há uma fusão importante de conchas" durante a fase subgigante? Eu também pensaria que muitos, se não a maioria dos sub-gigantes, têm envelopes convectivos.

— 9118 Rob

Refiro-me à importância da fusão de conchas na definição da luminosidade da estrela. Já é óbvio, a partir da pergunta, que não há fusão de casca importante no ajuste da luminosidade da estrela - a luminosidade não muda quando a fusão muda da fusão do núcleo para a fusão da casca! O que poderia torná-lo mais óbvio do que isso? Daí a questão. Quanto aos envelopes convectivos, isso é explicado por que a temperatura da superfície da estrela cai, mas claramente tem pouco a ver com a luminosidade. Basta olhar para a pista.

— Ken G

A partir da radiação do corpo negro ( ), a evolução horizontal implica aumento do raio e diminuição da temperatura. $L = c r^2 T^4$

Isso acontece devido ao esgotamento de H no núcleo:

Depleção de H no núcleo -> contração do núcleo -> aumento da temperatura do núcleo + fusão inicial de H no envelope (no diagrama de HR, a estrela sobe) -> para manter o equilíbrio da injeção de energia da fusão H no envelope, envelope expande e esfria (movendo-se horizontalmente para a direita no diagrama de RH) -> ...

— Kornpob Bhirombhakdi
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Não explica por que a luminosidade é quase constante.

— 9788 Robertryries

"raio crescente e temperatura decrescente"

— Kornpob Bhirombhakdi 8/08/18

A luminosidade é quase constante porque é definida por difusão radiativa, e a natureza da difusão radiativa (para opacidade fixa) é produzir uma luminosidade que depende apenas da massa e não do raio. Essa é a "relação massa-luminosidade". A pergunta poderia ser reformulada: "por que as pessoas pensam que a relação massa-luminosidade apenas se mantém na sequência principal, quando as faixas mostram que ela também contém a sequência pré e pós-principal?" Resposta: porque eles não estão prestando atenção.

— Ken G

Alguma referência para o relacionamento ML para MS pré / pós? Eu posso não estar ciente de algo novo.

— Kornpob Bhirombhakdi

Por que você precisaria de uma referência para o relacionamento ML após o MS, quando toda a questão aqui é por que o relacionamento ML ainda vale para os subgigantes? Essa é a pergunta que está sendo feita, a questão não é se o relacionamento com ML ainda se mantém, foi por que ainda se mantém. E foi isso que foi respondido.

— Ken G