Jeg lurer på, hvorfor stjerner tar veldig lang tid å bli stjerner? Er det fordi det må få masse? Eller varme opp? Noe sånt? Og kan det i det hele tatt øke hastigheten?
Svar
Tiden til " produsere " en stjerne avhenger faktisk av stjernens masse. La oss starte med en solstjerne.
For en typisk soltypestjerne er dannelsestiden omtrent 10 millioner år (du kan se dette bildet på Wikimedia som gir en oversikt over stjernedannelsesprosessen, tilpasset Philippe Andrés figur i Observasjoner av protostjerner og protostjernestadier i Det kalde universet, 1994). Du kan skille forskjellige epoker i stjernedannelsesprosessen, som er signaturen til forskjellige dominerende fysiske prosesser. Den aller første fasen av stjernedannelse er en gravitasjonskollaps som fører til dannelsen av selve protostjernen. Tidsskalaen for denne kollapsen er den såkalte fritt falltid som bare avhenger av objektets tetthet. Når du får et sentralt objekt i en hydrostatisk likevekt, blir ting mer subtile: kjernen vil trekke seg sammen adiabatisk (uten varmeoverføring) og når en temperatur på ca 2000 K er nådd, dissosierer dihydrogen (som er en svært endoterm reaksjon) som fører til en andre fase av kollaps, som fører til dannelsen av selve protostjernen. Det tar omtrent 1000 år å komme til dette stadiet, fra den hydrostatiske kjernen.
Neste trinn, den protostellare fasen, er stort sett en tilvinningsfase. Det betyr at tidsskalaen for denne epoken er gitt av en akkretjonstid , som varierer med den akkreterte massen (som er ganske lav for en solstjerne). Det tar omtrent 200 000 år å akkrettere 90% av den endelige massen til stjernen.
Siden stjernen fremdeles trekker seg sammen, øker temperaturen i sentrum; når en temperatur på 1 million Kelvin er nådd, begynner protostjernen å brenne deuterium. På dette stadiet tillater Kelvin-Helmholtz-mekanismen protostjernen å trekke seg sammen og stråle bort gravitasjonsenergien. Den meningsfulle tidsskalaen er da Kelvin-Helmholtz-tiden (som varierer som kvadratet til massen og omvendt av radius og lysstyrken), som er mye lengre enn forrige tidsskala. Temperaturen fortsetter å stige, opp til 10 millioner Kelvin, når hydrogen til slutt begynner å brenne, som er fødselsattesten til en stjerne. Det tar rundt 10 millioner år å komme til dette punktet.
Men som sagt, dette scenariet avhenger av stjernens masse. Den er gyldig for sollignende stjerner, men ikke helt for massive stjerner. Det er mye raskere for massive stjerner, og stjernedannelsesprosessen er ganske annerledes. Spesielt er tilvinningsgraden mye høyere, protostjernens strålingstrykk er vanvittig høyere, og deres samspill er ikke helt forstått. Imidlertid er det noen teoretiske verk som gir et estimat på rundt 100 000 år for å danne en massive stjerner (se for eksempel verk fra McKee og Tan ).