Quelle est la limite supérieure et inférieure des températures trouvées sur les étoiles?

Quelles sont les températures les plus extrêmes (chaudes et froides) des étoiles ont été détectées? Y a-t-il une limite supérieure et inférieure pour la température détectée des étoiles?

La réponse dépend de ce que vous voudriez considérer comme une «étoile». Si vous pensez seulement aux étoiles sur la séquence principale , vous pouvez simplement vous référer aux lettres de type stellaire classique, " OBAFGKM " (qui a été récemment étendue pour accueillir les naines brunes les plus cool avec les lettres "LTY"), où Les étoiles O sont les étoiles les plus chaudes (~ 30 000 K) et les étoiles Y sont les étoiles les plus froides, dites «à température ambiante» (~ 300 K).

Les objets gazeux auto-gravitationnels sont incapables de faire fondre le deutérium en dessous d'environ 13 masses Jupiter, et donc de simplement s'effondrer et se refroidir perpétuellement (comme c'est le cas pour toutes les planètes géantes de notre système solaire). Ces objets peuvent avoir une température inférieure à 300 K mais ne sont pas techniquement des étoiles car ils ne subissent pas de fusion nucléaire.

Pour les étoiles qui quittent la séquence principale, deux résultats possibles sont une étoile naine blanche ou une étoile à neutrons , qui naissent toutes deux extrêmement chaudes: les naines blanches naissent avec des températures de surface de ~ 10 ^ 9 K, tandis que les étoiles à neutrons naissent avec une surface des températures d'environ 10 ^ 12 K. Cependant, les naines blanches et les étoiles à neutrons refroidissent à mesure qu'elles vieillissent, les naines blanches les plus froides étant d'environ 3 000 K et les étoiles à neutrons se refroidissant à environ 10 ^ 6 K.

Donc, pour répondre à la première partie de votre question: les étoiles les plus froides connues sont les étoiles Y (c'est -à- dire les naines brunes) et les étoiles les plus chaudes connues sont soit les étoiles O soit les jeunes étoiles à neutrons, selon que vous considérez les objets qui ont quitté la séquence principale ou pas.

Et en ce qui concerne les limites strictes inférieures et supérieures, les étoiles les plus froides possibles sont probablement des naines noires , qui sont ce que les naines blanches deviennent après un refroidissement très long (> 10 ^ 15 ans). Les étoiles les plus chaudes sont probablement les étoiles à neutrons naissantes que j'ai mentionnées précédemment, il est très difficile d'obtenir beaucoup plus chaud que 10 ^ 12 K car tout excès d'énergie est emporté via les neutrinos.

Cette question a déjà une très bonne réponse, je voudrais juste ajouter quelques détails.

http://www.astro.ucla.edu/~wright/BBhistory.html

Dit ici que lorsque l'univers avait 10 ^ -33cm de diamètre, sa température était de 10 ^ 32K. Par conséquent, cela devrait être la température maximale absolue accessible dans cet univers, et donc la température maximale d'une étoile devrait être inférieure à celle-ci; très intéressant ce que Guillochon a dit plus haut, que les neutrinos emportent l'excès d'énergie au dessus de 10 ^ 12K.

La couleur d'une étoile révèle sa température. Il est intéressant de noter que la couronne d'une étoile comprenant notre Soleil peut être bien supérieure à un million de K même si la température de surface de notre étoile est d'environ 6000 K.

http://en.wikipedia.org/wiki/Corona

De plus, dans les noyaux stellaires, la fusion d'hydrogène en hélium commence à 3 millions de K, tandis que la fusion de carbone commence à plus de 500 millions de K, et la fusion de silicium commence à plus de 2700 millions de K à titre de comparaison.

Les étoiles les plus chaudes - et ici, je suppose que "l'étoile" exclut les restes stellaires tels que les naines blanches, les étoiles à neutrons et d'autres objets compacts exotiques - sont probablement les étoiles Wolf-Rayet , une classe d' étoiles chaudes et déficientes en hydrogène caractérisées par une déplétion hydrogène et des lignes de carbone, d'azote et d'oxygène notables. Les sous-types massifs de la population I sont probablement d'anciennes étoiles de la séquence principale de masse élevée de type O avec des vents stellaires exceptionnellement forts.

La réponse de Guillochon mentionne que les étoiles de type O ont souvent des températures de surface d'environ 30 000 K. Beaucoup, sinon la plupart, des étoiles Wolf-Rayet dépassent celle-ci de façon drastique. Certains des plus chauds peuvent être les composants Wolf-Rayet des binaires AB7 et AB8 , dans le petit nuage magellanique. Les deux ont des compagnons normaux de type O, qui sont également extrêmement chauds. Cependant, les températures maximales pour les composants Wolf-Rayet peuvent être respectivement de 105 000 K et 141 000 K (Wikipedia cite Shenar et al. (2016) ici).

Maintenant, voici le problème. Il est notoirement difficile de déterminer les températures des étoiles Wolf-Rayet avec la précision souhaitée. Pourquoi? Eh bien, c'est en grande partie à cause de leurs vents stellaires et de leurs taux de perte de masse élevés. Certaines parties des atmosphères et des vents sont optiquement épaisses, ce qui signifie que nous ne pouvons pas nécessairement observer où se trouve la "surface", comme cela est normalement décrit en astrophysique stellaire. Par conséquent, gardons à l'esprit que les températures indiquées peuvent être un peu décalées - bien que les étoiles Wolf-Rayet soient encore assez clairement plus chaudes que les étoiles de type O normales.

Les étoiles les plus chaudes qui fondent toujours dans leurs noyaux sont les étoiles Wolf-Rayet qui se trouvent à l'extrémité extrême de la séquence WC, classées de manière appropriée comme étoiles WO, qui affichent des raies d'émission d'oxygène proéminentes. L'étoile connue la plus chaude est la WR 102, qui a un type spectral de WO2 et une température de surface de 210 000 Kelvin.

On pense que le WR 102 a une masse de ~ 16,7 masses solaires. Puisqu'il s'agit d'une étoile Wolf-Rayet très évoluée, la majorité de cette masse est composée du noyau de fusion avec une couche radiative très fine qui l'entoure. Pour référence, le seuil pour être une étoile de type O est d'environ 16 masses solaires, avec seulement une fraction de cette masse le noyau de fusion. Cela signifie que le WR 102 a probablement commencé avec environ 50 à 60 masses solaires à ZAMS.

À ce stade, on ne sait pas exactement ce qui produit une étoile WO, que ce soit une étape évolutive après être une étoile WC ou s'il faut une étoile massive extraordinaire qui va directement à WO après avoir traversé une étape WN. Le nombre d'étoiles WO connues actuellement est dans les chiffres uniques, il y a donc encore beaucoup à apprendre sur ce type d'étoiles.