Propriedades de restos estelares de baixa massa versus a Terra

Como a Terra difere de um remanescente estelar (de baixa massa), que interrompeu a fusão e cujas camadas externas foram destruídas?

Poderia um remanescente estelar terminar com uma abundância relativa semelhante de elementos como a Terra?

ou seja, é possível que uma estrela perca tanta matéria quando morre que o restante não se transforma em formas degeneradas de matéria?

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— ᆼ ᆺ ᆼ
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Por "remanescente estelar", você quer dizer uma anã branca, uma estrela de nêutrons ou um buraco negro? Você pode consultá-los (por exemplo, na Wikipedia) para ver como eles são totalmente diferentes, seja na composição, na densidade ou na natureza da degeneração do núcleo. Você pode fazer o melhor para se concentrar nas anãs brancas, já que estrelas de nêutrons e buracos negros não são compostos de "elementos".

— Chappo não esqueceu Monica

Essa pode ser uma boa pergunta se você não souber nada sobre remanescentes estelares. Portanto, eu voto positivo. Mas ainda assim, a pesquisa anterior sugerida por Chappo seria bem-vinda.

— AtmosphericPrisonEscape

"um remanescente estelar com menor massa do que todos". Não existe esse animal. Pequenas estrelas acabam se transformando em anãs brancas. Pelo menos, pensamos que sim, o universo ainda não tem idade suficiente para vermos o que acontece com as anãs vermelhas quando elas param de fazer fusão. Provavelmente essas coisas queimam por um trilhão de anos ou mais. E as anãs brancas levam cerca de 50 bilhões de anos para esfriar.

— PM 2Ring

Um remanescente degenerado de nêutrons, também conhecido como estrela de nêutrons, permanece depois que uma estrela explode, espalhando todo tipo de guloseimas no meio interestelar. Existem vários tipos diferentes de supernova, o artigo da Wikipedia é uma boa introdução abrangente ao tópico.

— PM 2Ring

Eu recomendo que você dê uma olhada na excelente resposta de Rob Jeffries para astronomy.stackexchange.com/questions/16311/…

— PM 2Ring

Respostas:

Por remanescente estelar, parece que você quer dizer uma anã branca. Cada um deles tem uma composição que é determinada por sua história e até que ponto foram queimados. Muitas vezes eles têm muito carbono e oxigênio, às vezes chegam ao ferro. Mas a Terra se formou a partir de poeira orbitando o Sol e, como seu mecanismo de formação era tão diferente, tem uma composição muito diferente.

Mesmo assim, talvez deva-se notar que um planeta cujo núcleo metálico resfriou a um sólido não é muito diferente de uma anã branca. A principal diferença é que a massa é menor, então a energia cinética dos elétrons livres é menor, e muitos deles são capturados pelos núcleos. É como uma anã branca com muito menos elétrons degenerados livres. Isso é principalmente o que as atrações eletrostáticas estão fazendo - removendo elétrons livres degenerados. Portanto, ele tem um raio menor para sua gravidade, pois há menos elétrons produzindo a pressão de degeneração. Na linguagem da matéria condensada, essa população é chamada de "banda de condução".

— Ken G
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Obrigado. Tenho outra pergunta então: a Terra tem um grande núcleo de ferro. Como foi produzido todo o pó de ferro de que se formou? Quando uma estrela morre, como eu entendo, o núcleo (onde o ferro é o produto final da fusão) é deixado para trás, pois a fusão ocorre em uma concha ao redor dela nos estágios finais. Ou isso está incorreto?

— ᆼ ᆺ ᆼ

O ferro pode sair de uma estrela de várias maneiras, geralmente envolvendo uma supernova. Então o ferro se acumula na nebulosa solar como um componente vestigial. Ainda é principalmente gás hidrogênio, mas o gás hidrogênio não fica grudado no pó, então o pó escolhe elementos como ferro, silício e outros componentes da Terra. Os planetas próximos ao Sol têm um teor de ferro especialmente alto, porque o ferro tem um alto ponto de fusão para que ele possa se unir mesmo que esteja quente.

— Ken G

Anãs brancas de ferro? Não. O que você quer dizer com raio menor para a gravidade? A maioria das anãs brancas de massa estelar tem um tamanho semelhante ao da Terra.

— Rob Jeffries

Eu estava falando sobre o núcleo da Terra, que é menor que uma anã branca, e expliquei o motivo. Sim, eu sei que a maioria das pessoas não percebeu isso, você tem que pensar sobre isso. Quanto ao ferro nas anãs brancas, eu não quis dizer que a anã branca inteira seria ferro, apenas seu núcleo, e espero que isso seja raro, mas não impossível: adsabs.harvard.edu/abs/2017ApJ...848 11B afirma: "Identificamos ainda mais algumas anãs brancas que possivelmente são compostas por um núcleo de ferro em vez de um núcleo de carbono / oxigênio, uma vez que são consistentes com os modelos evolutivos do núcleo de Fe".

— Ken G

Remanescentes estelares são completamente diferentes dos planetas.

A Terra nunca foi uma estrela e a fusão nunca ocorreu no núcleo da Terra em nenhum momento de sua história. Quando uma estrela pequena e média morre, e as camadas externas são perdidas, o que resta é uma anã branca. Ainda é muito mais massivo que a Terra e está muito quente. É esmagado por sua própria gravidade, fazendo com que o assunto se torne "degenerado".

Na Terra, os átomos são mantidos juntos por ligações químicas. Muitos padrões interessantes podem ser formados pelos átomos, produzindo minerais, rochas, mares e vida. Nada disso pode acontecer em matéria degenerada.

Na matéria degenerada, os átomos são unidos pela gravidade. A matéria degenerada é diferente da matéria regular. É muito mais denso e as ligações químicas não são uma força significativa entre os átomos.

As anãs brancas são formadas de carbono, oxigênio, hidrogênio e hélio (com os elementos mais leves na superfície). Mesmo depois de uma anã branca esfriar, ela ainda estaria degenerada e muito diferente da Terra, em composição, propriedades e densidade.

— James K
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Obrigado. Então, mesmo as estrelas menores produzem restos muito mais massivos do que um planeta? Ou talvez, na verdade, a massa perdida quando uma estrela morra seja maior (em porcentagem) quando a estrela é maior? Qual é a menor massa possível para um remanescente?

— ᆼ ᆺ ᆼ

Sim, a menor massa que pode sofrer fusão é uma anã marrom < en.wikipedia.org/wiki/Brown_dwarf > e a mais leve que podem ser é 13x a massa de Júpiter ou aproximadamente 4000x a massa da Terra. E as anãs marrons são apenas estrelas - elas não podem fundir hidrogênio, mas fundem as pequenas quantidades de deutério presentes antes de explodir. As menores estrelas "reais" são mais de 10.000 vezes a massa da Terra.

— Mark Olson

+1, mas deve-se apontar que a superfície e as camadas externas de uma anã branca não são matéria degenerada. Quando a anã branca esfria o suficiente, elas podem se tornar bastante semelhantes a um planeta gigante.

— Pere

Além disso, o núcleo de ferro da Terra é muito parecido com a matéria degenerada, a principal diferença é que a energia cinética dos elétrons degenerados é tão pequena (devido à menor massa) que muitos dos elétrons são capturados pelos núcleos de ferro, então age como se houvesse menos elétrons degenerados ao redor. É por isso que o núcleo é menor que uma anã branca, embora sua gravidade seja mais fraca. Portanto, não há tanta diferença entre um planeta e uma anã branca quanto você imagina.

— Ken G

Não é a "matéria" que é degenerada, são os elétrons. Há não uma grande diferença entre a forma de um sólido metálico e o interior de um anão branco para além da densidade.

— Rob Jeffries