Мы знаем, что цикл CNO производит большую часть энергии в «звезде с более высокой массой» ок. более 2 солнечных масс, а ядро конвективно из-за большого температурного градиента. Мой профессор заметил, что радиус, светимость, T_eff и T_center увеличиваются, а rho_center (плотность) — нет. Я не могу найти в своем тексте ничего, что объясняло бы это, но я предполагаю, что это связано с тем, что конвекция работает против гравитации. Если бы кто-то мог прояснить эту концепцию (относительно того, почему rho_center) остается в целом постоянным, я был бы признателен. Концептуальные объяснения полезны!
Самое главное, что происходит, это то, что водород превращается в гелий, что, по сути, означает, что электроны и протоны сливаются в нейтроны (нейтроны внутри гелия). Это уменьшает количество частиц. Например, если вы превратите чистый газообразный водород в чистый газообразный гелий, у вас теперь будет половина электронов, которые у вас были раньше. Кроме того, у вас есть 3 частицы (ядро He и 2 электрона), тогда как раньше у вас было бы 8 (в случае чистого H изначально, просто в качестве примера). Потеря частиц означает, что вы теряете давление при заданной температуре и объеме (оно будет пропорционально количеству частиц), поэтому ядро должно сжаться. Температура немного повышается, но ненамного, потому что ядерное сжигание очень чувствительно к температуре. Но плотность частиц сильно падает, поэтому, чтобы плотность оставалась неизменной,
Причина, по которой это может не требовать изменения плотности ядра, заключается в том, что давление в ядре масштабируется примерно так же, как радиус в степени -4 (из-за требований баланса сил, который уравновешивает давление, умноженное на площадь поверхности, которая масштабируется как P * R). ^2, с гравитацией, которая масштабируется как 1/R^2). Так что это довольно резкое падение P при небольшом увеличении R, и, по-видимому, небольшого увеличения R достаточно, чтобы компенсировать большое падение ядра P, чтобы сохранить плотность прежней (на основании заявления вашего профессора о том, что она остается почти неизменной). одинаковый). Это должно быть по существу совпадение того, как эти вещи работают, не очевидно, чтобы показать, почему плотность должна быть точно постоянной, но, по крайней мере, мы можем видеть, что большое падение P хорошо компенсируется небольшим увеличением R. Физика конвекция довольно сложная штука
Мне удалось получить некоторое представление от моего профессора, поэтому я решил ответить на этот вопрос. По сути, конвекция работает ПРОТИВ гравитации и поддерживает постоянную плотность.