“ ลำดับหลัก” เป็นลำดับชั่วคราวหรือไม่

ดาวพล็อตโดยการส่องสว่างและพื้นผิวพอดีอุณหภูมิในรูปแบบในHertzsprung-รัสเซลแผนภาพ ส่วนย่อยของเส้นทแยงมุมขรุขระของพล็อตนี้เรียกว่าลำดับหลัก นี่เป็นลำดับทางโลกหรือไม่? มีเงื่อนงำในส่วนฟิสิกส์ดาวฤกษ์ของบทความวิกิพีเดียว่าคำตอบคือไม่ แต่มันก็เคยคิดว่า:

การไตร่ตรองของแผนภาพทำให้นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่ามันอาจแสดงให้เห็นถึงวิวัฒนาการของดาวฤกษ์คำแนะนำหลักที่ว่าดาวยุบจากดาวยักษ์แดงไปยังดาวแคระจากนั้นเคลื่อนลงไปตามลำดับหลักในช่วงชีวิตของพวกมัน

ดังนั้นคำว่า "ลำดับ" ในกรณีนี้หมายถึงเพียงแค่การเรียงลำดับเฉพาะและไม่ใช่ความก้าวหน้าเมื่อเวลาผ่านไปซึ่งดาวดวงใดดวงหนึ่งสร้างขึ้น? ลำดับหลักเป็นเพียงที่ราบสูงบางส่วนในการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่ดาวใช้เวลาอย่างมีนัยสำคัญหรือไม่?

นี่เป็นลำดับทางโลกหรือไม่?

ไม่ได้จริงๆ อย่างน้อยก็ไม่ได้อยู่ในความรู้สึกของดาวเลื่อนไปตามลำดับหลัก นั่นไม่ได้เกิดขึ้น แต่ดาวฤกษ์ยังคงจอดอยู่มากขึ้นหรือน้อยลง ณ จุดหนึ่งในลำดับหลักในช่วงชีวิตของมันในฐานะดาวลำดับหลัก

โปรโตสตาร์นั้นมีความส่องสว่างและเย็นกว่าดาวลำดับหลักหลักที่มีอายุมากกว่าศูนย์ เมื่อดาวฤกษ์ "ติดไฟ" (เริ่มหลอมรวมไฮโดรเจน (ไม่ใช่ดิวเทอเรียม)) คือเมื่อดาวเข้าสู่ลำดับหลัก นี่คือที่ที่ดาวใช้เวลาส่วนใหญ่ในชีวิต ในกรณีของดาวดวงเล็กดาวที่มีมวลน้อยกว่าประมาณ 40% ของมวลดวงอาทิตย์นี่คือจุดที่ดาวจะใช้เวลาทั้งชีวิตในฐานะดาว ดาวดวงเล็ก ๆ จะหรี่ลงและหรี่ลงเมื่ออายุมากขึ้น

ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจะไม่ได้รับการผสมอย่างทั่วถึงจากแกนกลางในสุดไปจนถึงบริเวณชั้นนอกสุด ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเหล่านี้ก่อตัวเป็นเถ้าฮีเลียมเมื่ออายุมากขึ้น ในที่สุดไฮโดรเจนฟิวชั่นก็จะสิ้นสุดลงเมื่อไฮโดรเจนทั้งหมดในแกนถูกหลอมรวมเป็นฮีเลียม นั่นคือเมื่อดาวออกจากลำดับหลัก ดาวที่ใหญ่กว่าจะมีความสว่างมากกว่า

ดาวที่ใหญ่กว่า (ดาวที่ใหญ่กว่ามวลดวงอาทิตย์ 40%) อาจเพิ่มความสว่างเป็นสองเท่าหรือสามเท่าเมื่อมันมีอายุมากขึ้น นั่นคือลำดับที่สามถึงครึ่งของการเพิ่มขึ้นของขนาดและมันก็เล็กมากเมื่อเทียบกับความแตกต่างของขนาดที่สิบเอ็ดหรือสิบสองคำสั่งในการส่องสว่างที่แสดงบนแผนภาพ HR ระหว่างดาวแคระแดงที่เล็กที่สุดและยักษ์สีน้ำเงินที่ใหญ่ที่สุด สิ่งนี้หมายความว่าเมื่อดาวที่ไม่เล็กเข้าสู่ลำดับหลักมันจะอยู่ที่จุดนั้นบนลำดับหลักมากขึ้นหรือน้อยลงจนกว่ามันจะออกจากลำดับหลัก

ไม่มีลำดับหลักเป็นเหมือนเส้นเริ่มต้น ดาวส่วนใหญ่ใช้เวลานานในจุดหนึ่งของมัน ( 10 พันล้านปีสำหรับดวงอาทิตย์) ในขณะที่พวกมันหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม จากนั้นพวกเขาก็เดินออกไป

ในแผนภาพนี้เส้นสีดำคือลำดับหลัก เส้นสีแสดงลำดับตามเวลา ความคืบหน้าเรื่องนี้ผ่านช่วงเวลาของดาวแต่ละเรียกว่าติดตามวิวัฒนาการ

ตัวเลขตามเส้นสีดำคือมวลดวงอาทิตย์ (1 = ดวงอาทิตย์) แผนภาพนี้พัฒนาผ่านลำดับรูปภาพโดยผู้ใช้ Wikimedia Rursus , GASและ Jesusmaiz

ลำดับหลักส่วนใหญ่เป็นที่ราบสูงที่ดาวฤกษ์เอื้อมถึงหลังจากที่มันก่อตัวเต็มที่ แต่ก่อนที่มันจะเริ่มไฮโดรเจนน้อยลงเพื่อเติมปฏิกิริยาปฏิกิริยาฟิวชั่นตามปกติ และใช่ลำดับส่วนใหญ่เป็นการเรียงลำดับ - ตามมวลไม่ใช่อายุ ฉันบอกว่าส่วนใหญ่เป็นเพราะอายุมีผลกระทบบางอย่าง (ดูในส่วนจากบทความ Wikipedia ในลำดับหลักเกี่ยวกับการแปรผันของอุณหภูมิ - ความส่องสว่าง ) ผลก็คือดาวที่มีอายุมากกว่าจะร้อนกว่าและสว่างกว่าดาวอายุน้อยกว่าเล็กน้อย

สำหรับดาวส่วนใหญ่มากของแสงที่มันปล่อยออกมาเป็นสีดำรังสีร่างกาย ปริมาณพลังงานที่ดาวก่อให้เกิดมีความซับซ้อน (ตามที่อธิบายไว้ในหน้าสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างมวลและความส่องสว่าง ) แต่บรรทัดล่างคือสำหรับดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่านั้นพลังงานที่ออกมาจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับพื้นที่ผิว . หน้าเกี่ยวกับการแผ่รังสีดำมีคำอธิบายที่ดีรวมถึงกราฟแสดงอุณหภูมิแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์ขนาดเล็กสีแดงและเพิ่มมวลเป็นอย่างไรส้มสีเหลืองสีเขียวและสีน้ำเงิน

อัตราการหลอมรวมที่สูงขึ้น (เทียบกับขนาด) อธิบายว่าทำไมดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าหมดเร็วกว่าดาวฤกษ์ขนาดเล็กกว่า

คำตอบสั้น ๆ

คำตอบคือไม่ ลำดับหลักคือลำดับในมวล (และไม่ใช่ลำดับในเวลา)

ดาวมวลสูงที่สุดตั้งอยู่ที่มุมบนซ้าย (เนื่องจากเป็นดาวที่สว่างที่สุดและร้อนที่สุด / สีน้ำเงิน) ดาวมวลต่ำสุดจะอยู่ที่ด้านล่างซ้าย (เนื่องจากพวกมันหรี่ลงและเย็นลง / แดงกว่า)

การติดตามลำดับหลักจากซ้ายไปขวาล่างนั้นเป็นลำดับจากมวลสูงถึงต่ำ

พื้นหลังเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

นักดาราศาสตร์ Hertzsprung และ Russel เป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกที่สังเกตว่าความสว่างและสีของดาวไม่ใช่แค่การสุ่ม แต่ดาวส่วนใหญ่นั้นแสดงความสัมพันธ์แคบ ๆ ระหว่างความสว่างและสี โดยทั่วไปแล้วดาวที่สว่างที่สุดจะเป็นสีฟ้า (= ร้อนกว่า) และดาวที่หรี่กว่าปกติจะเป็นสีแดง (= เย็นกว่า)

เมื่อวางแผนคุณสมบัติของดาวในแผนภาพที่แสดงความสว่างบนแกนตั้งและสี (หรืออุณหภูมิ) บนแกนนอนปรากฎว่าดาวส่วนใหญ่ส่วนใหญ่อยู่ในแถบที่ค่อนข้างแคบในแผนภาพนี้ เราเรียกสิ่งนี้ว่าลำดับหลัก ๆ เพียงเพราะดาวส่วนใหญ่นอนอยู่บนนั้น (มีข้อยกเว้นเช่นยักษ์แดงและดาวแคระขาวไม่ได้อยู่ในลำดับนี้ แต่สิ่งเหล่านี้หายากกว่า) ตอนนี้เราเรียกไดอะแกรมนี้ว่าแผนภาพ Hertzsprung-Russel

ดาวส่วนใหญ่อยู่ในลำดับนี้เพราะพวกเขาใช้เวลาประมาณ 90% ของชีวิตที่นั่นโดยไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก ดวงอาทิตย์ยังเป็นหนึ่งในดาวฤกษ์หลายดวงตามลำดับหลัก ดาวทุกดวงในฉากหลักนั้นได้รับพลังงานจากไฮโดรเจนฟิวชั่นในศูนย์กลางที่ร้อนแรง นี่เป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพสำหรับดาวฤกษ์ซึ่งมีอายุการใช้งาน 90% ของชีวิต

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจว่าดาวเคลื่อนที่ผ่านแผนภาพ Hertzsprung-Russel ได้อย่างไรเมื่อพวกเขามีอายุมากขึ้น เมื่อดาวหมดเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในศูนย์ของพวกเขาพวกเขาเริ่มเปลี่ยนและพวกเขาออกจากลำดับหลัก นี่คือเมื่อพวกเขาสามารถเติบโตเป็นยักษ์แดงได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ค่อนข้างเร็ว นี่คือเหตุผลที่เราไม่เห็นดวงดาวจำนวนมากอยู่ห่างจากลำดับหลัก เส้นทางที่ดาวเคลื่อนที่ผ่านไดอะแกรมในขณะที่มันมีอายุมากขึ้นเรียกว่าเส้นทางวิวัฒนาการ เส้นทางวิวัฒนาการเหล่านี้สามารถถูกคิดว่าเป็นลำดับของเวลา