Comment les températures stellaires varient-elles?

La température de la surface du Soleil (photosphère) se situe entre 4500 ° - 6000 ° Kelvin. À l'intérieur du noyau, il fait environ 15,7 millions de degrés Kelvin.

Dans d'autres types d'étoiles (étoiles à neutrons, naines blanches, etc.), quelle est la température de ces zones (même si beaucoup n'ont pas ces mêmes couches) et comment se comparent-elles aux températures du soleil?

Cette question comporte deux parties:

Températures de surface

Un très utile diagramme qui montre des températures de surface, et vous donne également la température de toute étoile , vous pouvez observer le diagramme Herzsprung-Russell, celui - ci de le.ac.uk .

Comme vous pouvez le voir, le jaune de notre propre soleil le place entre 4,5 kKelvin et 6 kKelvin, comme indiqué dans la question. Cette température est en baisse vers le bas de la moyenne. La séquence principale, où se trouvent la plupart des étoiles, dépasse environ 20 kKelvin, et il y en a vers la région de 40 kKelvin - elles ne sont pas présentées ici car elles sont beaucoup plus rares.

Les nains blancs sont un peu plus chauds que notre soleil - entre 6 kelvin et 10 kelvin.

Les étoiles à neutrons sont loin de la séquence principale - les jeunes peuvent avoir plus de 1 MKelvin!

Température à cœur:

En interne, les températures centrales dépendent de la masse de l'étoile. Dans notre soleil, l'énergie est fournie via le mécanisme de la chaîne proton-proton, qui se produit jusqu'à environ 20 MKelvins, tandis que les étoiles plus massives peuvent utiliser le cycle Carbone-Azote-Oxygène - qui se produit à partir d'environ 15 MKelvins vers le haut.

Les différences sont principalement dues aux différences de convection et de rayonnement - cet extrait de la page de séquence principale de Wikipedia décrit cela en détail:

Parce qu'il y a une différence de température entre le cœur et la surface, ou la photosphère, l'énergie est transportée vers l'extérieur par rayonnement et convection. Une zone de rayonnement, où l'énergie est transportée par rayonnement, est stable contre la convection et il y a très peu de mélange du plasma. En revanche, dans une zone de convection, l'énergie est transportée par un mouvement massif de plasma, avec un matériau plus chaud montant et un matériau plus froid descendant. La convection est un mode de transport d'énergie plus efficace que le rayonnement, mais elle ne se produira que dans des conditions qui créent un gradient de température raide. Dans les étoiles massives (au-dessus de 10 masses solaires), le taux de génération d'énergie par le cycle CNO est très sensible à la température, de sorte que la fusion est fortement concentrée au cœur. Par conséquent, il y a un gradient de température élevé dans la région centrale, ce qui se traduit par une zone de convection pour un transport d'énergie plus efficace. Ce mélange de matériaux autour du cœur élimine les cendres d'hélium de la région de combustion d'hydrogène, permettant à plus d'hydrogène dans l'étoile d'être consommé pendant la durée de vie de la séquence principale. Les régions extérieures d'une étoile massive transportent de l'énergie par rayonnement, avec peu ou pas de convection. Les étoiles de masse intermédiaires telles que Sirius peuvent transporter de l'énergie principalement par rayonnement, avec une petite région de convection centrale. Les étoiles de taille moyenne et de faible masse comme le Soleil ont une région centrale stable contre la convection, avec une zone de convection près de la surface qui mélange les couches externes. Il en résulte une accumulation régulière d'un cœur riche en hélium, entouré d'une région extérieure riche en hydrogène. En revanche, les étoiles fraîches de très faible masse (inférieures à 0,4 masse solaire) sont convectives partout.

Ici, vous lisez: "La température à l'intérieur d'une étoile à neutrons nouvellement formée est d'environ 10 ¹¹ à 10 ¹² degrés kelvin."

Selon le catalogue des naines blanches identifiées par spectroscopie McCook et Sion , la naine blanche la plus chaude est RE J150208 + 661224 avec 170 kK.

J'ai lu quelque part que les WD les plus froids ont des Teff entre 3000 et 4000 K. Si l'univers était assez vieux, les premiers WD seraient maintenant des Nains Noirs aussi froids que l'espace autour d'eux, 3 K.

Pour les étoiles non dégénérées, nous avons:

Il est possible que l'étoile de séquence principale la plus chaude connue soit HD 93129 A avec 52 kK. Les étoiles hypothétiques de Population III pourraient être plus chaudes que cela.

A titre de comparaison, la température du soleil est de 5778 K (wikipedia).

L' étoile de séquence principale connue la plus froide est probablement 2MASS J0523-1403 avec seulement 2075 K. L'article de Dieterich suggère que l'étoile la plus froide possible ne pourrait pas être beaucoup plus froide que cela, sinon ce ne serait pas une étoile, mais une naine brune.

Pour les fusibles (objets qui fusionnent hydrogène - étoiles - plus objets qui fusionnent Deutérium - Naines brunes), les modèles prédisent qu'à l'âge actuel de l'univers, un BD aurait refroidi à ~ 260 K (désolé de ne pas se souvenir de la référence maintenant). Comme les WD, les BD pourraient être aussi froids que l'espace si l'univers était assez vieux, je suppose. Ensuite, à part les naines noires, il semble sûr de considérer des objets plus froids que 260 K comme des planètes.

Notez que toutes les températures énumérées ici, à l'exception de celles des étoiles à neutrons, sont des températures mesurées à la surface de ces étoiles . Leurs centres sont beaucoup plus chauds que cela.

Enfin, j'ai oublié d'autres objets hypothétiques comme les étoiles Quark, les étoiles Q, etc. Je ne serais pas surpris si (ils existent vraiment en dehors de la théorie) que leurs températures centrales seraient supérieures à 10 ¹² degrés Kelvin.

Quelle serait la température d'un trou noir supermassif?