Звездная структура
Модели звездной структуры подробно описывают внутреннюю структуру звезды и делают прогнозы относительно светимости , цвета и будущей эволюции звезды. Звёзды разных классов и возрастов имеют разную внутреннюю структуру, отражающую их элементный состав и механизмы переноса энергии.
Различные слои звезд переносят тепло и наружу по-разному, в первую очередь за счет конвекции и переноса излучения , но теплопроводность важна для белых карликов .
Конвекция является доминирующим способом переноса энергии, когда градиент температуры достаточно крутой, так что данная порция газа внутри звезды будет продолжать подниматься, если она немного поднимется в результате адиабатического процесса . В этом случае поднимающийся пакет плавучий и продолжает подниматься, если он теплее окружающего газа; если поднимающийся пакет холоднее окружающего газа, он упадет на свою первоначальную высоту. [1] В регионах с низким температурным градиентом и достаточно низкой непрозрачностью , позволяющей передавать энергию посредством излучения, излучение является доминирующим способом переноса энергии.
У звезд с массами 0,3–1,5 массы Солнца ( M ☉ ), включая Солнце, синтез водорода и гелия происходит в основном через протон-протонные цепочки , которые не устанавливают крутой градиент температуры. Таким образом, во внутренней части звезд солнечной массы преобладает излучение. Внешняя часть звезд солнечной массы достаточно холодная, чтобы водород был нейтральным и, следовательно, непроницаемым для ультрафиолетовых фотонов, поэтому конвекция преобладает. Следовательно, звезды солнечной массы имеют лучистые ядра с конвективными оболочками во внешней части звезды.
В массивных звездах (более 1,5 M☉ ) температура ядра выше примерно 1,8×10 7 K , поэтому синтез водорода и гелия происходит в основном через цикл CNO . В цикле CNO скорость генерации энергии масштабируется как температура в 15-й степени, тогда как скорость масштабируется как температура в 4-й степени в протон-протонных цепочках. [2] Из-за сильной температурной чувствительности цикла CNO температурный градиент во внутренней части звезды достаточно крутой, чтобы сделать ядро конвективным . . Во внешней части звезды температурный градиент меньше, но температура достаточно высока, чтобы водород был почти полностью ионизирован, поэтому звезда остается прозрачной для ультрафиолетового излучения. Таким образом, массивные звезды имеют лучистую оболочку.
Звезды главной последовательности с наименьшей массой не имеют зоны излучения; доминирующим механизмом переноса энергии по всей звезде является конвекция. [3]
