Küsimus:
Kas on tähti, mille keskmine tihedus on kesktihedusest suurem?
wrb98
2020-08-17 02:48:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kas on tõenäoliselt tähti, mille keskmine tihedus on suurem kui keskel olev tihedus? Intuitiivselt ütleksin, et mitte, kuna tihedus kipub väljapoole vähenema, kuid ideaalis hindaksin selle selget matemaatilist põhjendust.

Pole vastus, kuid see võib olla kasulik; otsige * hüdrostaatilist tasakaalu * jaotisest [Tähe struktuuri võrrandid] (https://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_structure#Equations_of_stellar_structure) ja jaotisest [Kuidas tähed töötavad] (https://www.astro.caltech.edu/ ~ george / ay20 / Ay20-Lec7x.pdf)
Kaks vastused:
Rob Jeffries
2020-08-17 03:16:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

$$ \ frac {dP} {dr} = - \ rho g, $$ on hüdrostaatilise tasakaalu võrrand, kus $ \ rho $ ja $ g $ on lokaalne tihedus ja raskusaste, $ P $ on rõhk ja $ r $ on radiaalkoordinaat. Selle saab ümber kirjutada kui $$ \ frac {d \ rho} {dr} \ frac {dP} {d \ rho} = - \ rho g. $$

Kuna $ \ rho $ ja $ g $ on positiivsed arvud, on rõhugradiend on negatiivne.

Igat tüüpi ainete jaoks $ P = f (\ rho) $ , nii et $ dP / d \ rho $ on samuti positiivne (st rõhk suureneb tihedusega).

Seega $ d \ rho / dr $ span> on negatiivne ja tihedus suureneb keskel.

EDIT: see argument töötab ilmselgelt ainult siis, kui ignoreerite rõhu sõltuvust muudest muutujatest - näiteks temperatuurist või osakeste arvust massiühikus gaas. $ dP / d \ rho>0 $ üldisemal juhul on vaja rohkem tööd teha. Näiteks võite kaaluda olukorda, kus piisavalt negatiivne temperatuuri gradient võib tasakaalustada positiivset tiheduse gradiendi. kui $ P = f (\ rho, T) $ , siis $$ \ frac {dP} {d \ rho} = \ frac {\ osaline P} {\ osaline \ rho} + \ frac {\ osaline P} {\ osaline T} \ frac {dT} {d \ rho} $$
ja $ dP / d \ rho<0 $ if $$ \ frac {dT} {d \ rho} < - \ frac {\ osaline P / \ osaline \ rho} {\ osaline P / \ osaline}} $ $ jättes selle praegu kohahoidjaks.

Vabandust, kuid $ P = f (\ rho) $ väitmine "igasuguse aine" jaoks on lihtsalt vale. Näiteks võib teie topsis olla atmosfäärirõhul vett $ \ rho \ umbes 1000 \: \ mathrm {\ frac {kg} {m ^ 3}} $. Kuid pange see vesi kinnisesse aurukannu ja viige keemiseni, rõhk tõuseb drastiliselt ilma $ \ rho $ suurenemiseta - vastupidi, see _ väheneb_. $ P = f (\ rho, T) $ on lähemal tõesusele. Nii et teie argument peaks paika ainult siis, kui $ T $ oleks konstantne või suureneks raadiusega, mis pole ka tõsi.
Radiaalselt suureneva $ \ rho $ tõeline probleem on see, et kui puudub piisav viskoossus, kannustab see kohe konvektsiooni, mis vähendab temperatuuri gradienti, kuni tihedus väheneb radiaalselt.
@leftaroundabout Ei ole vale väita, et P on tiheduse funktsioon. Ilmselgelt ei ole see AINULT tiheduse funktsioon (näiteks ideaalne gaas). Näen siiski teie mõtet ja mõtlen selle üle järele. Tõelistes tähtedes on konvektsioonivöönditel $ P \ propto \ rho ^ {5/3} $ ja kiirgusvööndil on $ P \ propto \ rho ^ {4/3} $, sõltumata temperatuuri arvestamisest.
fraxinus
2020-08-17 12:23:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kindlasti mitte püsiseisundina. Kui juhtub, et mõni osa on ümbritsevast vähem tihe, hõljuks see lihtsalt pinnale.

Seda nimetatakse ujuvuseks ja matemaatika on piisavalt elementaarne.

Tähtedel ei ole tahkeid osi ja nad ei suuda säilitada hüdrostaatilisest tasakaalutasandist erinevat seisundit.

Siis võib jälle mõni mööduv sündmus nagu supernoova Ia plahvatus tekitada pöördtiheduse jaotuse, mille keskel on tühimik , kuid ma pole praegu kindel, kas tegemist on legitiimse tähega (AFAIR Ia plahvatused ei jäta tihedat jäänust).

Peale tahkete osade või viskoossuse võivad magnetohüdrodünaamilised jõud stabiliseerida ka mittehüdrostaatilise tiheduse konfiguratsiooni. Ma arvan, et seda ei juhtu tähtedel endal, küll aga ümberringi asuvas kosmoseplasmas.
@leftaroundabout Ma arvan, et peaksite vastuse kirjutama. Teie kommentaarid on üsna kehtivad ja võib-olla suudate midagi põhjalikumat ja lühemat kokku panna. Olen praegu peatunud (liiga hõivatud), enne kui reprodutseerin terve hulga asju konvektsioonivastase stabiilsuse kohta.
@leftaroundabout mõjutavad jah, stabiliseerivad ei, sest need nähtused on oma olemuselt dünaamilised. Päikeseplekid ei ole hüdrostaatilised, jah (kogu konvektsioon pole definitsiooni järgi hüdrostaatiline, kuid laigud on veelgi vähem). Nüüd, kui sellele mõtlen, on tähti, mille südamikes on konvektsioon, nii et neil on seal teatud tiheduse variatsioon. Taas on konvektsioon soojusvahetuse jaoks äärmiselt tõhus mehhanism ja OP-s püstitatud eesmärk (tihedus keskmisest väiksem) on mõeldamatult kõrge.
Ei saa öelda, et on, kuid põhimõtteliselt võib kihtide erinevat koostist arvestades ette kujutada palju kombinatsioone, milles valitseb tasakaal, nii et raske kiht "hõljub" süttinud ja aktiivse südamiku kohal. Ei, et öelda, et see juhtub, ma tahan jälle selles osas selgust saada. Puhas võimlemine.
@Alchimista nii konvektsioon toimub. Kuid tiheduse variatsioon on väike ja piiratud adiabaatilise gradiendiga (või veidi väljapoole, sõltuvalt konvektsiooni efektiivsusest). Ja jälle on meie armas Päikese keskmine tihedus ~ 1,4 ja südamikus 100+. Päikesel pole tuumkonvektsiooni, kuid teised peajada tähed, millel see on, ei saa olla äärmiselt erinevad. Vähem kui 1,4 mulli tekitamiseks 100+ tihedusega südamikus vajate üsna palju häireid. Selleks on supernoova sündmused (ja need juhtuvad veelgi tihedamates tähesüdamikes).


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 4.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...