Nükleer reaksiyonlar kuantum tünelleme yoluyla devam edemezse Güneş nasıl olurdu?

Kuantum tünelleme olmadan Güneşimiz şu anda yaptığı enerjiyi üretecek kadar sıcak veya büyük olmazdı. Peki, Güneşimizden aldığımız enerjiyi korumak için protonların kuantum tüneli olmadan Güneşimizin sıcaklığı veya kütlesi ne olurdu?

the-sun stellar-astrophysics nucleosynthesis

— Marijn'in
kaynak

Bu, başlamanıza neden olabilir: Fusion için Coulomb Bariyer hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/coubar.html

— Stranger

Mükemmel sorunuzun başlığını düzenleme özgürlüğünü aldım. Beğenmediyseniz geri alın.

— Rob Jeffries

Hiçbir kuantum tünelleme belirsizlik ilkesi anlamına gelmez. Burada herhangi bir cevabın bunu karşılayacağına gerçekten ikna olmadım!

— adrianmcmenamin

$5M_{\odot}$

$M/R$

O zaman (en azından) iki olasılık vardır.

$10^{-15}$ $e^2/(4\pi \epsilon_0 r) = 1.44$ $2.3\times 10^{-13}$

$3kT/2$ $10 kT$ $1.5 \times 10^{9}$

$1.5\times 10^7$

Böyle bir yıldızın yerçekimi ve yoğunluğu Güneş'ten çok daha yüksek olacağından, hidrostatik denge çok yüksek bir basınç gradyanı gerektirecektir, ancak sıcaklık gradyanı konveksiyon ile sınırlandırılacaktır, bu nedenle bir kabarık zarf. Bazı basit orantılılıklarla çalışarak, parlaklığın neredeyse değişmeyeceğini düşünüyorum ( parlaklık kütle ilişkisine bakın, ancak parlaklığın sabit bir kütlede yarıçapa nasıl bağlı olduğunu düşünün), ancak bu, sıcaklığın kare kökün bir faktörü tarafından daha sıcak olması gerektiği anlamına gelir. yarıçap kasılma faktörü. Bununla birlikte, bu akademik olabilir, çünkü ikinci olasılığı dikkate almamız gerekiyor.

$h^3$

\frac{4 π μ_{e}}{3 h^{3}} {(\frac{6 G R μ m_{e}}{5})}^{3 / 2} m_{u}^{5 / 2} M^{1 / 2} = 1,

$\frac{ 4\pi \mu_e}{3h^3}\left(\frac{6G R\mu m_e}{5}\right)^{3/2} m_u^{5/2} M^{1/2} = 1,$

μ_{e}

$\mu_e$

μ

$\mu$

m_{e}

$m_e$

m_{u}

$m_u$

μ_{e} = 1

$\mu_e=1$

μ = 0.5

$\mu = 0.5$

(\frac{R}{R_{⊙}}) ≃ 0.18 {(\frac{M}{M_{⊙}})}^{- 1 / 3}

$\left(\frac{R}{R_{\odot}}\right) \simeq 0.18 \left(\frac{M}{M_{\odot}}\right)^{-1/3}$

$\sim$

$M^{-1/3}$ $M$ $M_{\odot}$ bundan daha büyük, çekirdekleri dejenere olmadan, güneş yarıçapının onda biri kadar yarıçapta nükleer yanmaya başlayabilir. İlginç bir olasılık, birkaç güneş kütlesinde, çekirdek büyük ölçüde dejenere olduğunda nükleer ateşlemeye ulaşıldığından yeterince daralan bir nesne sınıfı olması gerektiğidir. Bu, reaksiyon hızının sıcaklık bağımlılığının yeterince aşırı olup olmamasına bağlı olarak kaçak bir "hidrojen flaşına" yol açabilir.

Şimdiye kadar yılın en iyi sorusu. Birisinin bu fikirleri test etmek için bazı simülasyonlar yapmasını umuyorum.

Düzenleme: Bir postscript olarak elbette tünelleme gibi bir kuantum etkisi ihmal, aynı zamanda yıldızı desteklemek için dejenerasyon basıncına dayanarak anormaldir! Eğer kişi kuantum etkilerini tamamen ihmal edip Güneş gibi bir yıldızın çökmesine izin verseydi, sonuç kesinlikle klasik bir kara delik olurdu.

Daha fazla dikkate alınması gereken bir diğer nokta, radyasyon basıncının daha küçük fakat daha sıcak olan yıldızlarda ne ölçüde destek sağlayacağıdır .

— Rob Jeffries
kaynak

Radyasyon basıncı, çok daha büyük yıldızlara ulaşana kadar endişe kaynağı olmaz. Radyasyon basıncı etkilerine bağlı olan, opaklığın çok değişmeyeceği varsayılarak (özellikle çok sıcak ve yüksek oranda iyonize olması muhtemeldir), bu nedenle sıcaklık önemli olan şey değildir, bu L / M'dir. Bu yüzden, L çok yükselmedikçe ve bunun şu anki durumdan çok farklı olacağını düşünmüyorsanız, 1-10 güneş kütlesi aralığındaki yıldızların, şimdi olmadığı gibi radyasyon basıncını içermesine gerek kalmayacaktı .

— Ken G

P_{g} / P_{r} \propto M^{- 2}

$P_g/P_r\propto M^{-2}$

ρ^{5 / 3}

$\rho^{5/3}$

T^{4}

$T^4$

T \propto M / R

$T \propto M/R$

P_{g} / P_{r} \propto M^{- 7 / 3} R^{- 1}

$P_g/P_r \propto M^{-7/3}R^{-1}$

P_{g} / P_{r} \propto M^{2 / 3}

$P_g/P_r \propto M^{2/3}$

@KenG Tabii ki orantısallık sabitlerinin geçmesi gerekiyor ve doğru olduğundan şüpheleniyorum, ama yozlaşmış bir yıldıza sahip olduğunuzda, standart ana dizi yıldızları için kullanılan argümanlar artık uygun değil.

— Rob Jeffries

Gaz dejenere olursa, radyasyon basıncının önemli olması daha az olasıdır, sıcaklık çok düşük olacaktır. Füzyon tüneli olmayan bir evren (ve Coulomb bariyerini analiz etmenize ve ne tür yıldızların füzyona ulaştığından daha yüksek kütleye kaymaya karar verdiğinize katılıyorum), radyasyon basıncından daha az önem veren 1-10 güneş kütleleri aralığında yıldızlara sahip olacaktır. bizimki yapıyor ve bizimki gerçekten yok.

— Ken G