Como as temperaturas estelares variam?

A temperatura da superfície do Sol (fotosfera) está entre 4500 ° - 6000 ° Kelvin. Dentro do núcleo, são cerca de 15,7 milhões de graus Kelvin.

Em outros tipos de estrelas (estrelas de nêutrons, anãs brancas, etc.), qual é a temperatura dessas áreas (embora muitas não tenham as mesmas camadas) e como elas se comparam às temperaturas do sol?

Esta pergunta tem duas partes:

Temperaturas da superfície

Um diagrama muito útil, que mostra as temperaturas de superfície, e também dá a temperatura de qualquer estrela pode observar é o Herzsprung-Russell diagrama, este desde le.ac.uk .

Como você pode ver, o amarelo do nosso próprio sol o coloca entre 4,5 kKelvin e 6 kKelvin, conforme observado na pergunta. Essa temperatura está baixa no limite inferior da média. A sequência principal, onde estão a maioria das estrelas, atinge cerca de 20 kKelvin, e há algumas na região de 40 kKelvin - elas não são mostradas aqui, pois são muito mais raras.

As anãs brancas são um pouco mais quentes que o nosso sol - entre 6 kKelvin e 10 kKelvin.

Estrelas de nêutrons estão longe da sequência principal - as jovens podem ter mais de 1 MKelvin!

Temperatura do núcleo:

Internamente, as temperaturas do núcleo dependem da massa da estrela. Em nosso sol, a energia é fornecida através do mecanismo da cadeia próton-próton, que ocorre até cerca de 20 MKelvins, enquanto estrelas mais massivas podem usar o ciclo Carbono-Nitrogênio-Oxigênio - o que acontece a partir de 15 MKelvins para cima.

As diferenças se devem principalmente às diferenças de convecção e radiação - este extrato da página Sequência principal da Wikipedia descreve isso com alguns detalhes:

Como existe uma diferença de temperatura entre o núcleo e a superfície, ou fotosfera, a energia é transportada para fora via radiação e convecção. Uma zona de radiação, onde a energia é transportada pela radiação, é estável contra convecção e há muito pouca mistura do plasma. Por outro lado, em uma zona de convecção, a energia é transportada pelo movimento a granel do plasma, com o material mais quente subindo e o material mais descendente. A convecção é um modo mais eficiente para transportar energia do que a radiação, mas ocorrerá apenas sob condições que criam um gradiente de temperatura acentuado. Em estrelas massivas (acima de 10 massas solares), a taxa de geração de energia pelo ciclo CNO é muito sensível à temperatura, de modo que a fusão é altamente concentrada no núcleo. Consequentemente, há um gradiente de alta temperatura na região central, o que resulta em uma zona de convecção para transporte de energia mais eficiente. Essa mistura de material ao redor do núcleo remove a cinza de hélio da região de queima de hidrogênio, permitindo que mais hidrogênio na estrela seja consumido durante a vida útil da sequência principal. As regiões externas de uma estrela massiva transportam energia por radiação, com pouca ou nenhuma convecção. Estrelas de massa intermediárias, como Sirius, podem transportar energia principalmente por radiação, com uma pequena região de convecção central. Estrelas de tamanho médio e baixa massa, como o Sol, têm uma região central estável contra convecção, com uma zona de convecção próxima à superfície que mistura as camadas externas. Isso resulta em um acúmulo constante de um núcleo rico em hélio, cercado por uma região externa rica em hidrogênio. Por outro lado, estrelas frias de massa muito baixa (abaixo de 0,4 massas solares) são convectivas por toda parte.

Aqui você lê: "A temperatura dentro de uma estrela de nêutrons recém-formada é de cerca de 10 ¹¹ a 10 ¹² kelvin".

De acordo com o catálogo McCook e Sion Spectroscopically Identified White Dwarfs , a White Dwarf mais quente é a RE J150208 + 661224 com 170 kK.

Li em algum lugar que os WDs mais frios têm Teffs entre 3000 e 4000 K. Se o universo tivesse idade suficiente, os primeiros WDs seriam agora Anões Negros tão frios quanto o espaço ao seu redor, 3 K.

Para estrelas não degeneradas, temos:

Possivelmente, a estrela de seqüência principal mais conhecida é a HD 93129 A com 52 kK. As hipotéticas estrelas da População III poderiam ser mais quentes que isso.

Para comparação, a temperatura do Sol é de 5778 K (wikipedia).

A estrela de sequência principal mais fria conhecida é possivelmente 2MASS J0523-1403, com apenas 2075 K. O artigo de Dieterich sugere que a estrela mais fria possível não poderia ser muito mais fria que isso, ou então não seria uma estrela, mas uma anã marrom.

Para fusores (objetos que fundem hidrogênio - estrelas - além de objetos que fundem Deutério - Brown Dwarfs), os modelos prevêem que, na era atual do universo, um BD teria esfriado para ~ 260 K (desculpe por não lembrar a referência agora). Como os WDs, os BDs podem ser tão frios quanto o espaço se o universo tiver idade suficiente, eu acho. Então, anãs negras à parte, parece seguro considerar objetos mais frios que 260 K como planetas.

Observe que todas as temperaturas listadas aqui, exceto as das estrelas de nêutrons, são temperaturas medidas na superfície dessas estrelas . Seus centros são muito mais quentes que isso.

Finalmente, esqueci-me de outros objetos hipotéticos, como estrelas de Quark, Q-stars, etc. Não me surpreenderia se (eles realmente existem fora da teoria) que suas temperaturas centrais fossem superiores a 10 ¹² kelvin.

Qual seria a temperatura de um buraco negro supermassivo?