Wenn ein Stern die rote Riesenphase erreicht, warum wird er undurchsichtiger?

Bitte beziehen Sie sich auf diese Antwort von Quora:

... ein Stern wird ein roter Riese, bevor er anfängt, Helium zu verbrennen. Tatsächlich wird es sich zu einem roten Riesen aufblähen, während noch Wasserstoff in einer Hülle auf der Oberfläche des Heliumkerns verbrannt wird. Das Schalenbrennen setzt jedoch mehr Energie frei als das Kernbrennen, aber selbst das allein würde den Stern nicht zu einem roten Riesen werden lassen, da er nur heller leuchten könnte. Der wahre Täter ist die Kombination der höheren Energieproduktionsrate UND der Tatsache, dass der Stern zu diesem Zeitpunkt im Leben eine höhere Opazität aufweist. Dies führt zu einer Energiekrise, in der die Energie nicht schnell genug entweichen kann und die Konvektion Überschall sein muss, um den Stern wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Da die Überschallkonvektion sehr ungünstig (dh unmöglich) ist, dehnt sich der Stern so stark aus, dass der Energiefluss an der brennenden Hülle wieder mit dem Energiefluss an der jetzt viel größeren Oberfläche übereinstimmt.

Dies ist eine der besten Erklärungen, die ich für den Übergang von Sternen zu roten Riesen gefunden habe. Der Abschnitt, den ich fett gedruckt habe, ist jedoch verwirrend für mich: Warum sollte der Stern undurchsichtiger werden und was verursacht dies?

Es gibt einige Antworten in diesem Vortrag und diese , obwohl auch dort der Autor räumt ein, dass die ganze Geschichte ist kompliziert, und nicht genau bekannt.

Es scheint, dass das Verbrennen der Hülle und die Kontraktion des nicht mehr brennenden Kerns des Sterns zu einer gewissen Ausdehnung der äußeren Schichten führt (dies wird als "Spiegelprinzip" bezeichnet und teilweise in Vorlesung 12 (Abschnitt 12.4) erläutert) Schichten abkühlen lassen, bis sich in ihnen H-Ionen bilden (ca. 5000K), die mit Licht viel stärker wechselwirken als mit neutralen Wasserstoffatomen oder bloßen Protonen (H +), was für die Erhöhung der Opazität verantwortlich ist.

Der wahre Grund, warum Sterne zu roten Riesen aufblähen, ist nicht auf Opazitätsänderungen zurückzuführen, sondern auf die Bildung eines entarteten Kerns aus nichtschmelzendem Helium in der Mitte. Dieser entartete Kern hat eine starke Schwerkraft, die der Wasserstoffschmelzschale, die darauf sitzt, eine hohe Temperatur vorgibt. Dies ist sehr wichtig, denn wenn ein Stern wie unsere Sonne eine Kernfusion durchläuft, reguliert sich die Fusionsrate selbst, indem die Temperatur angepasst wird. Wenn die Temperatur jedoch durch die Schwerkraft des entarteten Kerns bestimmt wird, ist sie in der Regel recht hoch, und die Fusionsrate, die sich nicht selbst regulieren kann, ist verrückt. Es muss etwas geben, denn wie gesagt, es gibt eine Energiekrise.

Was gibt, ist, dass die Energieerzeugungsrate bewirkt, dass sich die Hülle ausdehnt, was das Gewicht von der Schmelzhülle abhebt. Das verringert seine Dichte und die Menge des Gases, das geschmolzen wird. Im Gegensatz zur Kernfusion, die ihre Temperatur selbst reguliert, reguliert die Schalenfusion ihre Masse selbst, indem sie das Gewicht abhebt. Aber um eine so große Menge an Gewicht abheben zu können, muss der Umschlag erheblich erweitert werden, also ein roter Riese.

Die H-Minus-Opazität in der Nähe der Oberfläche bestimmt genau, wie groß der Stern wird, da es nach dem Abheben der Masse für die Schale nicht so wichtig ist, wie weit sie angehoben wird. Aber es ist wichtig für die Fähigkeit des Sterns, diese Energie in den Raum abzustrahlen, so dass der Radius des Sterns kontrolliert wird. Es ist einfach nicht das, was diesen Radius überhaupt groß macht. Der Grund, warum sich die Hüllkurve überhaupt ausdehnt, hat also nichts mit Opazität zu tun. Die Opazitätsänderungen kommen ins Spiel, nachdem bereits eine signifikante Expansion stattgefunden hat, und steuern, wo die Sternoberfläche endet. Wenn sich die Sterntrübung überhaupt nicht ändern würde, wäre es immer noch ein riesiger Stern, nur nicht ganz der gleiche Radius.