Quanto tempo leva para produzir uma estrela? Por que demora tanto?

O tempo para " produzir " uma estrela, na verdade, depende da massa da estrela. Vamos começar com uma estrela do tipo solar.

Para uma estrela do tipo solar típica, o tempo de formação é de cerca de 10 milhões de anos (você pode ver esta imagem na Wikimedia, que oferece uma visão geral do processo de formação de estrelas, adaptado da figura de Philippe André em Observations of protostars and protostellar stage in The cold Universe, 1994). Você pode distinguir diferentes épocas no processo de formação de estrelas, que são a assinatura de diferentes processos físicos dominantes. O primeiro estágio da formação estelar é um colapso gravitacional que leva à formação da própria protoestrela. A escala de tempo para este colapso é o chamado tempo de queda livre que depende apenas da densidade do objeto. Quando você obtém um objeto central em equilíbrio hidrostático, as coisas se tornam mais sutis: o núcleo se contrai adiabaticamente (sem transferência de calor) e quando uma temperatura de cerca de 2000 K é atingida, o dihidrogênio se dissocia (que é uma reação altamente endotérmica), o que leva a uma segunda fase de colapso, levando à formação da própria proto-estrela. Demora cerca de 1000 anos para chegar a este estágio, a partir do núcleo hidrostático.

O próximo estágio, a fase protoestelar, é principalmente uma fase de acreção. Isso significa que a escala de tempo para esta época é dada por um tempo de acreção , que varia com a massa agregada (que é bastante baixa para uma estrela do tipo solar). Demora cerca de 200 000 anos para agregar 90% da massa final da estrela.

Então, como a estrela ainda está se contraindo, a temperatura em seu centro está aumentando; quando uma temperatura de 1 milhão de Kelvin é atingida, a proto-estrela começa a queimar seu deutério. Nesse estágio, o mecanismo Kelvin-Helmholtz permite que a protoestrela se contraia e irradie sua energia gravitacional. A escala de tempo significativa é então o tempo Kelvin-Helmholtz (que varia conforme o quadrado da massa e o inverso do raio e a luminosidade), que é muito mais longa do que as escalas de tempo anteriores. A temperatura continua subindo, chegando a 10 milhões de Kelvin, quando o hidrogênio finalmente começa a queimar, que é a certidão de nascimento de uma estrela. Demora cerca de 10 milhões de anos para chegar a este ponto.

Mas, como eu disse, este cenário depende da massa da estrela. É válido para estrelas semelhantes ao Sol, mas não exatamente para estrelas massivas. É muito mais rápido para estrelas massivas e o processo de formação de estrelas é bem diferente. Em particular, a taxa de acreção é muito mais alta, a pressão de radiação da proto-estrela é insanamente mais alta e sua interação não é completamente compreendida. No entanto, existem alguns trabalhos teóricos que fornecem uma estimativa de cerca de 100.000 anos para formar estrelas massivas (ver por exemplo trabalhos de McKee e Tan ).