Por que as anãs marrons são tão monótonas?

Oh, essas estrelas ... Gigantes fornos de fusão nuclear. Eles (como o nosso Sol) queimam hidrogênio, transformando-o em hélio (e outros elementos) e, no processo, emitem muita luz e energia visíveis.



Mas se você olhar para a anã marrom, ela não parecerá uma estrela normal (da sequência principal), como o nosso Sol. As anãs marrons não podem exercer pressão suficiente para transformar o hidrogênio em hélio em chamas. Eles só podem converter hidrogênio em deutério.

Vejamos as diferenças entre esses processos. O núcleo de um átomo de hidrogênio é apenas um próton, com uma massa de 938.272 MeV / c ² (eu uso essas unidades porque são muito fáceis de converter em energia, basta multiplicar por c ² , pois E = mc ²) O deuteron, o núcleo do deutério, contém um próton e um nêutron (com uma massa de 939.566 MeV / c ² ), mas como estão conectados no local, a massa total do deuteron é ligeiramente menor que a massa de dois prótons, 1875.613 MeV / c ² . Portanto, quando dois prótons se fundem, como resultado do deuteron, uma energia de 0,931 MeV é liberada. Um segundo - isso não é inteiramente verdade ... Eles também precisam salvar números quânticos, como cargas e números lepton. Portanto, eles precisam produzir um pósitron e neutrino: mas não se preocupe, o pósitron aniquila uma estrela com um elétron e adiciona 0,511 MeV adicional de energia a você e aumenta a quantidade total para 1,442 MeV por reação de síntese.



Na maioria das estrelas, este é o primeiro passo de uma reação em cadeia que leva à produção de hélio-4, que possui uma massa total de 3727,38 MeV / c ² . Isso significa que, para cada 4 prótons que sintetizam hélio-4, obtemos (incluindo dois pósitrons resultantes, aniquilando com elétrons e liberando energia adicional), 26,73 MeV de energia. E é assim que o hélio-4 é obtido do deutério e prótons:



como resultado, tendo gasto a mesma quantidade de massa (digamos, 4 prótons) na produção de energia, as anãs marrons fornecem apenas 11% da energia de uma estrela comum. Se adicionarmos a isso sua pequena massa, taxa de síntese reduzida, responderemos à pergunta de por que as anãs marrons são tão monótonas. Então, como eles são chatos? Talvez esta ilustração o ajude a imaginar:



Na próxima vez que sair, agradeça ao simpático vizinho Sun pelo calor, brilho e massa. Caso contrário, nosso mundo seria um lugar frio e solitário.

Source: https://habr.com/ru/post/pt396439/