Согласно теореме вириала , когда протозвезда сжимается, половина потенциальной гравитационной энергии излучается, а половина остается в виде кинетической энергии падающего вещества, которое, в свою очередь, нагревает звезду. Но в какой-то момент центральная температура достигает градусов Кельвина и начинается горение дейтерия. В некоторых источниках упоминается, что это горение дейтерия длится около миллиона лет и приводит к остановке дальнейшего сжатия в течение этого миллиона лет, но как только дейтерий истощается, сжатие может продолжаться.
Теперь, согласно этому , полная энергия, доступная при сжигании дейтерия, сравнима с той, что выделяется при гравитационном сжатии. Так является ли энергия горения дейтерия ответственной за нагрев протозвезды? Или энергия, высвобождаемая при этом горении, используется только для задержки сокращения, и поэтому теорема вириала верна?
При данной информации возможны несколько результатов: вся кинетическая энергия превращается в тепло, а необходимая температура для «сжигания» дейтерия не достигается (нет звезды). Если температура будет достигнута, то энергии, выделяемой при горении дейтерия, может быть достаточно, чтобы предотвратить дальнейшее сжатие звезды. Звезда может немного расшириться, если будет сожжено больше дейтерия, чем необходимо, или еще немного сжаться, если сожжено недостаточно дейтерия. Если достигнуто равновесие и имеется запас дейтерия, то это равновесие будет продолжаться до тех пор, пока дейтерий не будет израсходован.
Если кинетическая энергия остается, часть энергии дейтерия используется для остановки сжатия, часть — для поддержания достигнутого размера, а часть — для поддержания температуры ядра. Как только сокращение прекращается, дейтерий используется для поддержания достигнутого размера, температуры ядра и замены излучаемой энергии.
Вы должны просто думать о горении дейтерия как о недолговечном аналоге горения водорода главной последовательности.
Когда звезда до главной последовательности (звезда ПМС или протозвезда, если хотите) сжимается, ее ядро достигает примерно Плавно начинается горение K и D. Затем звезда поддерживается примерно с постоянной светимостью и радиусом, потому что, если она сожмется, ядро нагреется, горение D сильно увеличится, и это нагреет звезду, и она расширится. И наоборот. Таким образом, устанавливается квазиравновесие, которое длится до тех пор, пока длится D.
Весь D сгорает, потому что звезда PMS (или коричневый карлик — горение D может длиться намного дольше в коричневых карликах) полностью конвективна и тщательно перемешивается.
Во время горения D, поскольку сжатие почти остановлено, это то, что должно обеспечивать подавляющее большинство тепловой энергии и светимости звезды в этой фазе.
Взгляните на рисунки и таблицы в Burrows et al. (1997) , которые показывают эволюционные пути маломассивных объектов. Таблица 4 особенно полезна. Это показывает, что горение D начинается в коричневый карлик примерно через 1 миллион лет сжатия, через 2,7 миллиона лет он дает 94% светимости звезды и останавливается примерно через 10 миллионов лет. За период от 1 до 10 миллионов лет радиус уменьшается примерно на 15%. Тем не менее, если мы вычислим временную шкалу сжатия Кельвина-Гельмгольца для того же объекта (без учета ядерного горения), которая дается выражением
Ваш вопрос касается того, нагревает ли горение D звезду/коричневый карлик или оно задерживает сжатие, и теорема вириала верна. Что ж, ответ таков: и то и другое, и теорема вириала всегда должна применяться, когда звезда находится в состоянии квазиравновесия.
НРС3