Berapa generasi bintang yang dapat terbentuk di Era Stelliferous?

Dec 30 2020

Seperti pada kasus umum, bintang terbentuk dari nebula yang dalam beberapa kasus merupakan hasil supernova.

Bintang juga membutuhkan hidrogen untuk menjadi bintang (untuk melakukan fusi nuklir), tetapi bintang mengonsumsi hidrogen dalam siklus hidupnya. Dengan demikian, semakin sedikit hidrogen yang tersisa untuk generasi mendatang dan semakin banyak unsur berat yang menggantikannya .

Berapa generasi bintang yang dapat terbentuk sampai tidak ada lagi hidrogen yang tersisa untuk membuat bintang baru?

Jawaban

9 AndersSandberg Dec 30 2020 at 17:02

Seseorang dapat membuat batas atas teoritis dengan mempertimbangkan bintang yang berumur paling pendek$\tau_{short}$, dan pasokan hidrogen awal yang besar $M_H$. Kemudian seseorang dapat menghitung fraksi hidrogen yang didaur ulang$r$ setelah bintang berakhir (dengan supernova), dan dapatkan jumlah total generasi sebagai $ \log (M_{star}/M_H)/\log(r)$. Jika seseorang menggunakan massa matahari$r\approx 0.5$ dan massa galaksi gas $M_H=10^{10}M_\odot$satu bisa mendapatkan 33 generasi. Kita tentu saja dapat mencoba mengubah ini dengan menggunakan bintang yang lebih berat yang mendaur ulang lebih baik namun tidak terpengaruh oleh peningkatan metalisitas medium , tetapi ini akan menjadi usaha yang sia-sia: ini bukan model yang realistis.

Tumpang tindih antar generasi semakin berkembang: bintang-bintang hari ini dibuat dari gas campuran yang didaur ulang dari semua generasi sebelumnya. Mereka juga bertahan dalam jangka waktu yang sangat berbeda tergantung pada massanya, sehingga reservoir gas tidak mudah terisi untuk generasi berikutnya yang akan dibuat, melainkan diisi ulang saat pembentukan bintang sedang berlangsung. Jadi berbicara tentang generasi menjadi semakin tidak berguna, dan sebaliknya masuk akal untuk berbicara tentang kapan sebuah bintang terbentuk atau berapa banyak logam yang dimilikinya pada awalnya karena reservoir gas yang sangat berkembang.

Seseorang dapat mensimulasikan pembentukan bintang dan daur ulang dengan menggunakan model masing-masing, tetapi dengan cepat berubah menjadi agak rumit dan lebih buruk, tergantung pada asumsi tentang berapa banyak gas intra-kluster yang akan jatuh di masa depan, sesuatu yang dibatasi dengan lemah. Tren saat ini dalam pembentukan bintang menunjukkan bahwa kita mendekati jumlah bintang puncak dan bahwa pembentukan bintang puncak terjadi di masa lalu, sehingga relatif sedikit bintang yang akan terbentuk di masa depan sampai tingkat gas turun di bawah kepadatan permukaan kritis dan mati (lihat bagian D dalam makalah ini ). Tetapi jika gas intra-cluster mendingin dan turun hujan secara perlahan, hal itu dapat memperpanjang waktu. Masih sekitar$10^{14}$ tahun pembentukan bintang normal akan berhenti.