Quantas gerações de estrelas podem ser formadas na Era Estelífera?

Dec 30 2020

Como no caso geral, as estrelas são formadas a partir de nebulosa que, em alguns casos, é o resultado de uma supernova.

Além disso, as estrelas precisam de hidrogênio para se tornar uma estrela (para fazer a fusão nuclear), mas as estrelas consomem hidrogênio em seu ciclo de vida. Assim, cada vez menos hidrogênio é deixado para a geração futura e mais elementos pesados ​​tomam esse lugar .

Quantas gerações de estrelas podem ser formadas até que não haja mais hidrogênio suficiente para criar novas estrelas?

Respostas

9 AndersSandberg Dec 30 2020 at 17:02

Pode-se fazer um limite superior teórico considerando a estrela de vida mais curta possível$\tau_{short}$, e um grande suprimento de hidrogênio inicial $M_H$. Então, pode-se calcular a fração de hidrogênio que é reciclado$r$ depois que a estrela termina (com uma supernova), e obtém um número total de gerações como $ \log (M_{star}/M_H)/\log(r)$. Se usarmos a massa solar$r\approx 0.5$ e uma massa galáctica de gás $M_H=10^{10}M_\odot$pode-se obter 33 gerações. É claro que alguém poderia tentar ajustar isso usando estrelas mais pesadas que reciclam melhor, mas não são afetadas pela metalicidade crescente do meio , mas seria um esforço bastante desperdiçado: não é um modelo realista.

A sobreposição entre as gerações está crescendo: as estrelas são feitas hoje de uma mistura de gás reciclado de todas as gerações anteriores. Eles também duram períodos de tempo muito diferentes dependendo da massa, de modo que o reservatório de gás não se enche convenientemente para a próxima geração a ser criada, mas é completado enquanto a formação de estrelas está em andamento. Portanto, falar de gerações torna-se cada vez menos útil e, em vez disso, faz sentido falar principalmente de quando uma estrela se formou ou de quantos metais ela tinha no início devido a um reservatório de gás altamente evoluído.

Pode-se simular a formação e a reciclagem de estrelas usando modelos de cada uma, mas rapidamente se torna bastante complexo e pior, dependendo de suposições sobre quanto gás dentro do cluster cairá no futuro, algo que é fracamente limitado. As tendências atuais na formação de estrelas sugerem que estamos próximos do pico do número de estrelas e que o pico da formação de estrelas foi no passado, portanto, relativamente poucas estrelas se formarão no futuro até que os níveis de gás caiam abaixo de uma densidade superficial crítica e desliguem (ver seção D neste artigo ). Mas se o gás intra-cluster esfriar e chover lentamente, isso pode prolongar um pouco as coisas. Ainda assim, em cerca de$10^{14}$ anos a formação normal de estrelas terá cessado.