Pourquoi la trace de l'étage sous-géant est-elle presque horizontale sur le diagramme HR?

Il est indiqué que:

Après la séquence principale, lorsque la fusion s'affaiblit ou s'arrête dans le cœur, le rayonnement extérieur s'affaiblit. Le noyau d'hélium se contracte et s'échauffe. L'énergie gravitationnelle est à nouveau convertie en énergie thermique!

L'étoile semblera refroidir lentement et subira une légère augmentation de luminosité. Au cours de cette phase, le chemin que suivra l'étoile dans le diagramme HR est presque horizontal à droite de sa position sur la séquence principale. Les étoiles de cette phase sont généralement appelées sous-géantes.

Mais je ne comprends toujours pas.

star red-giant

— velut luna
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Réponses:

Je remplacerai la réponse précédente pour me concentrer sur la branche "sous-géante" avant la géante rouge, plutôt que sur la séquence pré-principale ou la "branche horizontale" de la fusion centrale de l'hélium. Ce sont d'autres fois où la luminosité est constante, mais cette question concerne la branche sous-géante, que j'ai manquée auparavant.

La raison pour laquelle la luminosité est presque constante sur la branche sous-géante est liée à la "relation masse-luminosité" des étoiles de la pré-séquence et de la séquence principale. Elle est due à la diffusion radiative et à la manière dont elle conduit à une luminosité qui ne dépend que de la masse, pour une composition donnée. Si vous vous comparez à des pistes pré-séquence principale, vous devriez constater que les sous-géants retracent plus ou moins cette évolution antérieure, juste avec une luminosité un peu plus élevée parce que de nombreux électrons ont été avalés dans des neutrons, réduisant l'opacité et augmentant le tout. taux important de diffusion radiative. C'est essentiellement une relation masse-luminosité dominée par l'hélium, au lieu d'être dominée par l'hydrogène, car le rayon augmente en raison des détails de la façon dont l'intérieur évolue.

La raison pour laquelle la luminosité augmente finalement fortement sur la branche géante rouge est que lorsque le noyau dégénéré commence à construire en masse, il commence à contrôler la température de la région de fusion, et cela modifie considérablement la structure interne de manière à expliquer les géantes rouges .

— Ken G
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Apparemment, quelqu'un qui ne connaît pas grand-chose à l'évolution stellaire a mis un -1, mais vous pouvez être sûr que ma réponse est tout de même correcte. Un fait intéressant à propos de la relation masse-luminosité est qu'elle est indépendante du rayon, qui est un élément de base de la combinaison de la teneur en lumière interne multipliée par le taux de diffusion. C'est pourquoi la luminosité ne change pas lorsque le rayon change, mais la température de surface change.

— Ken G

Peut-être pensaient-ils que vous sembliez dire qu'il n'y a "pas de fusion d'enveloppe importante" pendant la phase sub-géante? Je pense aussi que beaucoup, sinon la plupart des sous-géants ont des enveloppes convectives.

— Rob Jeffries

Je fais référence à l'importance de la fusion des coques dans le réglage de la luminosité de l'étoile. Il est déjà évident à partir de la question qu'il n'y a pas de fusion d'enveloppe importante dans le réglage de la luminosité de l'étoile - la luminosité ne change pas lorsque la fusion passe de la fusion du cœur à la fusion de la coquille! Qu'est-ce qui pourrait le rendre plus évident que ça? D'où la question. Quant aux enveloppes convectives, cela explique pourquoi la température de surface de l'étoile baisse, mais n'a clairement rien à voir avec la luminosité. Regardez la piste.

— Ken G

$L = c r^2 T^4$

Cela se produit en raison de l'épuisement de H au cœur:

Épuisement de H au cœur -> contraction du cœur -> augmentation de la température du cœur + démarrage de la fusion H dans l'enveloppe (dans le diagramme HR, l'étoile monte) -> pour maintenir l'équilibre de l'injection d'énergie de fusion H dans l'enveloppe, l'enveloppe se dilate et se refroidit (se déplaçant horizontalement vers la droite dans le diagramme HR) -> ...

— Kornpob Bhirombhakdi
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N'explique pas pourquoi la luminosité est presque constante.

— Rob Jeffries

"rayon croissant et température décroissante"

— Kornpob Bhirombhakdi

La luminosité est presque constante car elle est fixée par diffusion radiative, et la nature de la diffusion radiative (pour l'opacité fixe) est de produire une luminosité qui ne dépend que de la masse et non du rayon. C'est la "relation masse-luminosité". La question pourrait être reformulée, "pourquoi les gens pensent-ils que la relation masse-luminosité ne tient que dans la séquence principale, alors que les pistes montrent qu'elle contient également la séquence pré- et post-principale?" Réponse: parce qu'ils ne font pas attention.

— Ken G

Des références pour la relation ML pour MS pré / post? Je ne savais peut-être pas quelque chose de nouveau.

— Kornpob Bhirombhakdi

Pourquoi auriez-vous besoin d'une référence pour la relation ML après la SEP alors que toute la question ici est pourquoi la relation ML est-elle toujours valable pour les sous-géants? Telle est la question posée, la question n'était pas de savoir si la relation ML tient toujours, c'est pourquoi elle tient toujours. Et c'est ce qui a été répondu.

— Ken G