1.6 항성 진화의 후기 단계
주계열성 단계에서 별이 진화한 후 일련의 매우 복잡한 진화 단계가 차례로 발생하여 별의 핵과 주변 동심원 구형 껍질에서 다양한 핵 반응을 일으킵니다.
핵의 핵 반응은 여러 번 멈출 수 있으며 그에 따라 별의 내부 구조를 재조정할 수 있습니다.
이러한 구조적 변화로 인해 별의 중심부와 외부 봉투가 팽창하거나 수축하고 대류층이 팽창하고 진화합니다.
진화의 마지막 단계에 접어들면서 별 표면의 활성 질량 손실은 별의 궁극적인 운명에 매우 중요한 역할을 합니다.
1.7 주계열로부터의 진화
주계열 단계 발달의 끝은 별의 핵에서 수소 융합이 중단될 때 발생합니다.
태양 질량 1개 별의 경우 핵이 수축하기 시작하고 두꺼운 수소 연소 외피가 연소할 수 있는 연료를 계속 소모합니다.
핵 수축으로 인해 껍질의 온도가 증가함에 따라 껍질은 핵보다 주계열에서 더 많은 에너지를 생성하여 광도가 증가하고 외각이 팽창하며 유효 온도가 감소합니다.
5 태양 질량 별의 경우 핵에서 수소 연소가 중지되면 두꺼운 수소 연소 봉투가 에너지 생성을 중단하여 별 전체가 Kelvin-Helmholtz 시간 척도에서 완전히 수축합니다.
이 수축 단계에서는 중력 위치 에너지가 감소하고 광도가 약간 증가하며 별의 반지름이 수축하고 유효 온도가 증가합니다.
결국 헬륨 코어 외부의 온도는 두꺼운 수소 연소 엔벨로프에서 연소를 일으킬 만큼 충분히 상승합니다.
엔벨로프의 점화가 빠르기 때문에 위의 외부 엔벨로프는 약간 팽창하여 엔벨로프에서 방출되는 에너지의 일부를 흡수합니다.
그 결과 짧은 시간 동안 빛의 강도가 감소하고 유효 온도도 떨어집니다.
1.8 보조 분기
저질량 별과 중간 질량 별 모두 껍데기에서 껍데기 바닥까지 가연성 수소를 계속 연소시켜 헬륨 코어의 질량을 증가시키고 거의 등온 상태를 유지합니다.
Schönberg-Chandrasekhar 한계에 도달하면 핵이 붕괴되기 시작하고 별은 Kelvin-Helmholtz 시간 척도에서 훨씬 빠르게 진화합니다.
핵이 다시 급속히 붕괴되면서 잠재 중력 에너지가 방출되고 별의 외피가 팽창하고 유효 온도가 낮아져 HR 다이어그램의 빨간색 쪽으로 기울어집니다.
이 진화 단계를 subgiant branch라고 합니다.
핵이 수축하면서 방출하는 중력 위치 에너지 때문에 온도 변화가 다시 발생합니다.
동시에 수소 연소 껍질의 온도와 밀도가 증가하므로 수소 연소 껍질은 얇아지지만 에너지 방출 속도는 급격히 증가합니다.
이로 인해 별의 외부 봉투가 다시 팽창하여 봉투 에너지의 많은 부분을 흡수하여 에너지가 별의 외부 봉투로 전달되지 않습니다.
사실, 태양 질량이 5배인 별의 경우 팽창하는 외부 봉투는 일정 시간 동안 충분한 에너지를 흡수하여 광도가 약간 감소한 다음 다시 증가하는 경향이 있습니다. 전체 수축 후 두꺼운 수소 봉투가 타는 것과 유사한 상황입니다.
1.9 자이언트 레드 브랜치
외부 봉투가 팽창함에 따라 별의 유효 온도가 떨어지고 여분의 수소 이온이 기여함에 따라 광구의 불투명도가 극적으로 증가합니다.
결과적으로 밝은 별과 중간 별 모두에서 별 표면 근처에 대류층이 형성되기 시작합니다.
진화가 계속됨에 따라 대류층의 바닥이 확장되어 별의 내부로 더 깊이 침투합니다.
별 내부의 대부분에서 대류에 의해 형성된 단열 온도 기울기가 항성 표면으로 효율적인 에너지 전달을 허용하기 때문에 별은 HR 다이어그램의 적색 거성 가지를 따라 빠르게 상승하고 있습니다.
이 경로는 중앙 수소 연소가 시작되기 전에 조상 별이 택한 하야시 경로와 동일합니다.
별이 적색 거성 가지 위로 이동함에 따라 대류 영역이 깊어져 대류 영역 하단의 핵 반응에 의해 화학적 조성이 변경된 영역에 도달합니다.
특히, 핵반응 단면적이 크기 때문에 리튬은 양성자와 충돌하여 비교적 낮은 온도 범위에서 연소한다.
이것은 별이 이 지점까지 진화한다면 대부분의 별 내부에서 리튬이 고갈될 것임을 의미합니다.
동시에 핵융합 반응에 의해 헬륨의 함유율이 크게 증가하고, CNO 순환에 의해 각종 핵종의 함유율이 변화한다.
별 표면의 대류 영역이 화학적 구성이 변경된 영역과 만날 때 화학적 구성이 크게 변경된 물질이 표면 영역의 물질과 혼합됩니다.
이것은 광구의 화학적 구성을 관찰할 수 있는 정도로 변경합니다.
별 표면의 리튬 양은 감소하고 헬륨 양은 증가합니다.
동시에 대류는 탄소를 별 안으로, 질소를 밖으로 운반합니다.
깊은 내부에서 표면으로 물질을 운반하는 것을 일차 준설이라고 합니다.
1.10 적색 거성의 가지 끝
우리가 적색 거성 가지의 꼭대기에 접근함에 따라 코어 온도와 밀도는 헬륨 핵이 쿨롱 장벽을 통해 양자 터널을 통과할 수 있을 만큼 충분히 높아집니다. 삼 헬륨 원자핵 (알파 입자) 탄소 변화 합병 소송 절차 트리플 알파 프로세스가 시작됩니다.
이 시점에서 생성된 탄소의 일부는 핵융합에 의해 산소로 전환됩니다.
온도에 매우 민감한 새로운 핵융합 반응이 새로운 에너지원이 되면서 별의 핵이 다시 확장되고 있습니다.
수소 연소 봉투는 여전히 별의 밝기 대부분을 나타내지만, 핵이 팽창함에 따라 수소 연소 봉투를 바깥쪽으로 밀어 온도를 낮추고 에너지 방출 속도를 약간 줄입니다.
결과적으로 별의 광도는 급격히 감소하고 외부 봉투가 수축하며 유효 온도가 다시 상승하기 시작합니다.