Mass-Central temperature diagram
45000000
40000000
35000000
30009000
T,{K)
20009000
15000000
10009000
0 20 40 60 80 100 M(M, „)
Hình 3.6: Do thị môi liên hệ giữa nhiệt độ tại trung tam và khỏi lượng ngôi sao.
Đồ thị mối liên hệ giữa khối lượng và nhiệt độ tuyệt đối trong hình 3.6 cho thấy biêu thức 7,. z M°* là phù hợp. Dé thị cho thấy nhiệt độ tại trung tâm của ngôi sao tăng
nhanh trong khoảng từ 0.§ đến 15 lần khối lượng Mặt Trời. Một ngôi sao được hình
thành khi nó thỏa mãn hai điều kiện: ngôi sao phải có phản ứng nhiệt hạch tại lõi của nó và nó phải đạt được trạng thái cân bằng thủy tĩnh. Trong đó điều kiện nhiệt độ đẻ xảy ra phản ứng nhiệt hạch đốt hydrogen bên trong ngôi sao là không đổi đối với các ngôi sao có khối lượng khác nhau, do đó đối với ngôi sao nhẹ nhất, nhiệt độ tại trung tâm của nó
31
bat đầu từ khoảng gan giá tri 10’ K như trong hình 3.6. Ngôi sao nay dat được cả hai điều kiện trên cùng một lúc. Đối với các ngôi sao có khôi lượng lớn hon, quá trình nhiệt
hạch xảy ra trong lúc nó vẫn chưa đạt được trạng thái cần bằng thủy tĩnh. Do đó nó tiếp tục co lại dé tăng nhiệt độ và áp suất khí bên trong trung tâm của nó. Ở đây ta dé cập đến
một đại lượng là độ hap thụ ô. Độ hap thụ này phụ thuộc vào mật độ của ngụi sao. Điều này cho thấy đối với các ngôi sao nhẹ và các ngôi sao có khối lượng trung bình, mật độ
tại trung tâm của ngôi sao vẫn mang giá trị lớn, do đó năng lượng bức xạ có được từ quá
trình tông hợp hạt nhân tại trung tâm của ngôi sao và năng lượng giải phóng từ thể năng hap dẫn chỉ có một phan được bức xạ ra phần vỏ. phần còn lại được dùng dé nung nóng phan lõi của ngôi sao, khiến nhiệt độ tăng rat nhanh đối với các ngôi sao có khối lượng nhẹ. Đối với các ngôi sao nặng, do quá trình tông hợp hạt nhân diễn ra mạnh mẽ nên
nhiệt độ tại trung tâm của các ngôi sao nay cũng tăng, nhưng do mật độ tại trung tâm ở
cỏc ngụi sao nặng là nhỏ, do đú hệ số hap thụ ô này khụng lớn, hầu hết năng lượng từ
quá trình tong hợp hạt nhân có thẻ đi đến được phan vỏ thông qua bức xạ và hiện tượng
đôi lưu.
32
Mass-Effective temperature diagram
T,,(K)
10000
0 20 40 60 80 100
M(M, „)
Hình 3.7: Dé thị mỗi liên hệ giữa nhiệt độ bẻ mặt và khỏi lượng ngôi sao.
Đồ thị mối liên hệ giữa khối lượng mà nhiệt độ tuyệt đối tại be mặt của ngôi sao trong hình 3.7 có một chút mịn hơn so với đô thị trước. Nhiệt độ tại bề mặt các ngôi sao có khối lượng nhỏ không tăng nhanh như nhiệt độ tại trung tâm của chúng là do chỉ có một phần bức xạ được truyền ra ngoài và sự xuất hiện của hiện tượng đối lưu tại vỏ của các ngôi sao nhẹ, điều này dẫn đến nhiệt độ tại bé mặt của các ngôi sao nhẹ không chênh lệch nhiều như nhiệt độ tại trung tâm của chúng. Đối với các ngôi sao nặng, hiện tượng đối lưu không còn xuất hiện tại vỏ của các ngôi sao, đồng thời một lượng lớn năng lượng được truyền đến vỏ ngôi sao thông qua bức xạ, điều này dẫn đến nhiệt độ tại bề mặt của các khôi sao nặng là một hàm dốc hơn theo khối lượng của ngôi sao so với nhiệt độ tại
trung tầm của chúng.
33
Mass-Radius diagram
1.00E+012
8.00E+011
6.00E+011
E
=
© 400E+011
2.00E+011
0.00E+000
0 20 40 60 80 100 M(M. _)
Hình 3.8: Do thị mối liên hệ giữa bán kính và khối lượng ngôi sao.
Đồ thị này cũng phù hợp với biéu thức (1.30) ta đã đề cập ở chương 1. Trong hình 3.8, ta thay bán kính của ngôi sao tăng nhanh trong khoảng dau và sau đó gan như là tăng theo hàm bậc nhất với khối lượng của ngôi sao. Điều nảy đã được chứng minh khi khối lượng các ngôi sao tăng thì khối lượng riêng trung bình của chúng sẽ giảm vì sự xuất hiện của vùng lõi đối lưu. Một nguyên nhân khác dẫn đến sự gia tăng này là do áp suất bên trong của ngôi sao. Như ta đã thấy ở hình 3.2. áp suất khí tại trung tâm của ngôi sao tăng đến khi ngôi sao đạt khôi lượng 1.3 lần khối lượng Mặt Trời, thêm vào sự gia
34
tăng áp suất bức xạ của phản ứng hạt nhân bên trong lõi của ngôi sao, kết quả là tông áp suất bên trong ngôi sao tăng nhanh trong khoảng này, dẫn đến việc các ngôi sao có khôi lượng lớn sẽ đạt trạng thái cân bằng nhanh hơn, khién bán kính của ngôi sao tăng nhanh.
Các ngôi sao có khối lượng lớn có áp suất khí tại trung tâm gần như không đôi, do đó áp suất chú yếu đến từ áp suất bức xạ, do đó 46 thị gần như là một đường thăng.