Ich frage mich, warum es wirklich lange dauert, bis Sterne zu Sternen werden. Liegt es daran, dass es an Masse gewinnen muss? Oder aufheizen? So ähnlich? Und könnte es überhaupt beschleunigt werden?
Antwort
Die Zeit bis " " Ein Stern hängt tatsächlich von der Masse des Sterns ab. Beginnen wir mit einem Stern vom Solartyp.
Für einen typischen Stern vom Solartyp beträgt die Entstehungszeit etwa 10 Millionen Jahre (Sie können dieses Bild sehen auf Wikimedia, das einen Überblick über den Prozess der Sternentstehung gibt, angepasst an Philippe Andrés Figur in Beobachtungen von Protosternen und Protostellarstadien in The Cold Universe, 1994). Sie können verschiedene Epochen im Sternentstehungsprozess unterscheiden, die die Signatur verschiedener dominanter physikalischer Prozesse sind. Die allererste Stufe der Sternentstehung ist ein Gravitationskollaps, der zur Bildung des Protostars selbst führt. Die Zeitskala für diesen Zusammenbruch ist die sogenannte freie Fallzeit , die nur von der Dichte des Objekts abhängt. Wenn Sie ein zentrales Objekt in ein hydrostatisches Gleichgewicht bringen, werden die Dinge subtiler: Der Kern zieht sich adiabatisch zusammen (ohne Wärmeübertragung), und wenn eine Temperatur von etwa 2000 K erreicht wird, dissoziiert Dihydrogen (was eine stark endotherme Reaktion ist), was dazu führt eine zweite Phase des Zusammenbruchs, die zur Bildung des Protostars selbst führt. Es dauert ungefähr 1000 Jahre, um vom hydrostatischen Kern zu diesem Stadium zu gelangen.
Das nächste Stadium, die protostellare Phase, ist meist eine Akkretionsphase. Dies bedeutet, dass die Zeitskala für diese Epoche durch eine Akkretionszeit gegeben ist, die mit der akkretierten Masse variiert (die ziemlich niedrig ist) für einen solaren Stern). Es dauert ungefähr 200 000 Jahre, bis 90% der endgültigen Masse des Sterns erreicht sind.
Da sich der Stern noch zusammenzieht, steigt die Temperatur in seinem Zentrum an. Wenn eine Temperatur von 1 Million Kelvin erreicht ist, beginnt der Protostern, sein Deuterium zu verbrennen. In diesem Stadium ermöglicht der Kelvin-Helmholtz-Mechanismus dem Protostern, sich zusammenzuziehen und seine Gravitationsenergie abzustrahlen. Die sinnvolle Zeitskala ist dann die Kelvin-Helmholtz-Zeit (die als Quadrat der Masse und Kehrwert des Radius und variiert die Leuchtkraft), das ist viel länger als die vorherigen Zeitskalen. Die Temperatur steigt weiter auf bis zu 10 Millionen Kelvin, wenn Wasserstoff schließlich zu brennen beginnt, was die Geburtsurkunde eines Sterns ist. Es dauert ungefähr 10 Millionen Jahre, bis dieser Punkt erreicht ist.
Aber wie gesagt, dieses Szenario hängt von der Masse des Sterns ab. Es gilt für sonnenähnliche Sterne, aber nicht ganz für massive Sterne. Für massive Sterne ist es viel schneller und der Prozess der Sternentstehung ist ganz anders. Insbesondere ist die Akkretionsrate viel höher, der Strahlungsdruck des Protostars ist wahnsinnig höher und ihr Zusammenspiel ist nicht vollständig verstanden. Es gibt jedoch einige theoretische Arbeiten, die eine Schätzung von etwa 100 000 Jahren zur Bildung massereicher Sterne liefern (siehe zum Beispiel Arbeiten von McKee und Tan ).