Ik vraag me af, waarom duurt het zo lang voordat sterren sterren worden? Is het omdat het massa moet krijgen? Of opwarmen? Zoiets? En kan het überhaupt worden versneld?
Answer
De tijd tot " produceer " een ster hangt eigenlijk af van de massa van de ster. Laten we beginnen met een ster van het zonnetype.
Voor een ster van het typische zonnetype is de vormingstijd ongeveer 10 miljoen jaar (je kunt deze afbeelding zien op Wikimedia die een overzicht geeft van het stervormingsproces, aangepast van Philippe Andrés figuur in Observations of protostars and protostellar stages in The cold Universe, 1994). Je kunt verschillende tijdperken onderscheiden in het stervormingsproces, die de handtekening zijn van verschillende dominante fysische processen. De allereerste fase van stervorming is een ineenstorting door de zwaartekracht die leidt tot de vorming van de protoster zelf. De tijdschaal voor deze ineenstorting is de zogenaamde vrije val tijd die alleen afhangt van de dichtheid van het object. Wanneer je een centraal object in een hydrostatisch evenwicht krijgt, wordt het subtieler: de kern zal adiabatisch samentrekken (zonder warmteoverdracht) en wanneer een temperatuur van ongeveer 2000 K wordt bereikt, dissocieert diwaterstof (wat een sterk endotherme reactie is) wat leidt tot een tweede fase van ineenstorting, leidend tot de vorming van de protoster zelf. Het duurt ongeveer 1000 jaar om vanuit de hydrostatische kern naar deze fase te komen.
De volgende fase, de protostellaire fase, is meestal een aanwasfase. Dit betekent dat de tijdschaal voor dit tijdperk wordt gegeven door een accretietijd , die varieert met de geaccumuleerde massa (die vrij laag is voor een ster van het zonnetype). Het duurt ongeveer 200.000 jaar om 90% van de uiteindelijke massa van de ster op te bouwen.
Vervolgens, aangezien de ster nog steeds samentrekt, neemt de temperatuur in het midden toe; wanneer een temperatuur van 1 miljoen Kelvin wordt bereikt, begint de protoster zijn deuterium te verbranden. In dit stadium laat het Kelvin-Helmholtz-mechanisme de protoster toe om samen te trekken en zijn zwaartekrachtenergie uit te stralen. De zinvolle tijdschaal is dan de Kelvin-Helmholtz-tijd (die varieert als het kwadraat van de massa en het omgekeerde van de straal en de helderheid), dat is veel langer dan de vorige tijdschalen. De temperatuur blijft stijgen, tot 10 miljoen Kelvin, wanneer waterstof uiteindelijk begint te branden, de geboorteakte van een ster. Het duurt ongeveer 10 miljoen jaar om dit punt te bereiken.
Maar, zoals ik al zei, dit scenario hangt af van de massa van de ster. Het is geldig voor zonachtige sterren, maar niet helemaal voor massieve sterren. Het is veel sneller voor zware sterren, en het stervormingsproces is heel anders. Met name de aanwassnelheid is veel hoger, de stralingsdruk van de protoster is waanzinnig hoger en hun samenspel is niet helemaal duidelijk. Er zijn echter enkele theoretische werken die een schatting geven van ongeveer 100.000 jaar om massieve sterren te vormen (zie bijvoorbeeld werken van McKee en Tan ).