Quanto tempo ci vuole per produrre una stella? Perché ci vuole così tanto tempo?

Il tempo per " produrre " una stella in realtà dipende dalla massa della stella. Cominciamo con una stella di tipo solare.

Per una tipica stella di tipo solare, il tempo di formazione è di circa 10 milioni di anni (puoi vedere questa immagine su Wikimedia che fornisce una panoramica del processo di formazione stellare, adattato dalla figura di Philippe André in Osservazioni di protostelle e stadi protostellari in The cold Universe, 1994). È possibile distinguere epoche diverse nel processo di formazione stellare, che sono la firma di diversi processi fisici dominanti. Il primissimo stadio della formazione stellare è un collasso gravitazionale che porta alla formazione della protostella stessa. La scala temporale per questo collasso è il cosiddetto tempo di caduta libera , che dipende solo dalla densità delloggetto. Quando si ottiene un oggetto centrale in equilibrio idrostatico, le cose diventano più sottili: il nucleo si contrarrà adiabaticamente (senza trasferimento di calore) e quando viene raggiunta una temperatura di circa 2000 K, il diidrogeno si dissocia (che è una reazione altamente endotermica) che porta a una seconda fase di collasso, che porta alla formazione della protostella stessa. Ci vogliono circa 1000 anni per arrivare a questa fase, dal nucleo idrostatico.

La fase successiva, la fase protostellare, è principalmente una fase di accrescimento. Significa che la scala temporale per questa epoca è data da un tempo di accrescimento , che varia con la massa accumulata (che è piuttosto bassa per una stella di tipo solare). Occorrono circa 200.000 anni per accumulare il 90% della massa finale della stella.

Quindi, poiché la stella si sta ancora contraendo, la temperatura al suo centro aumenta; quando viene raggiunta una temperatura di 1 milione di Kelvin, la protostella inizia a bruciare il suo deuterio. In questa fase, il meccanismo di Kelvin-Helmholtz consente alla protostella di contrarsi e di irradiare la sua energia gravitazionale. La scala temporale significativa è quindi il tempo Kelvin-Helmholtz (che varia come il quadrato della massa e linverso del raggio e la luminosità), che è molto più lunga delle precedenti tempistiche. La temperatura continua a salire, fino a 10 milioni di Kelvin, quando lidrogeno alla fine inizia a bruciare, che è il certificato di nascita di una stella. Ci vogliono circa 10 milioni di anni per arrivare a questo punto.

Ma, come ho detto, questo scenario dipende dalla massa della stella. È valido per stelle simili al Sole, ma non proprio per stelle massicce. È molto più veloce per le stelle massicce e il processo di formazione stellare è molto diverso. In particolare, il tasso di accrescimento è molto più alto, la pressione di radiazione della protostella è follemente più alta e la loro interazione non è completamente compresa. Tuttavia, ci sono alcuni lavori teorici che danno una stima di circa 100.000 anni per formare una stella massiccia (vedi ad esempio lavori di McKee e Tan ).