¿Cuáles son las temperaturas más extremas (tanto calientes como frías) que se han detectado en las estrellas? ¿Existe un límite superior e inferior para la temperatura detectada de las estrellas?
La respuesta depende de lo que quieras considerar como una "estrella". Si solo está pensando en las estrellas en la secuencia principal , puede referirse a las letras clásicas de tipo estelar, " OBAFGKM " (que se ha extendido relativamente recientemente para acomodar a las enanas marrones más frescas con las letras "LTY"), donde Las estrellas O son las estrellas más calientes (~ 30,000 K) y las estrellas Y son las estrellas más frías, llamadas "de temperatura ambiente" (~ 300 K).
Los objetos gaseosos autogravitantes son incapaces de fusionar el deuterio por debajo de unas 13 masas de Júpiter y, por lo tanto, simplemente colapsan y se enfrían perpetuamente (como es el caso de todos los planetas gigantes de nuestro sistema solar). Estos objetos pueden ser más fríos que 300 K pero técnicamente no son estrellas, ya que no sufren fusión nuclear.
Para las estrellas que abandonan la secuencia principal, dos posibles resultados son una estrella enana blanca o una estrella de neutrones , ambas nacen extremadamente calientes: las enanas blancas nacen con temperaturas superficiales de ~ 10 ^ 9 K, mientras que las estrellas de neutrones nacen con superficie temperaturas de ~ 10 ^ 12 K. Sin embargo, tanto las enanas blancas como las estrellas de neutrones se enfrían a medida que envejecen, con las enanas blancas más frías conocidas de ~ 3.000 K, y las estrellas de neutrones se enfrían a ~ 10 ^ 6 K.
Entonces, para responder a la primera parte de su pregunta: las estrellas más frías conocidas son estrellas Y (es decir, enanas marrones) y las estrellas más calientes conocidas son estrellas O o estrellas de neutrones jóvenes, dependiendo de si considera objetos que han salido de la secuencia principal o no.
Y en cuanto a los límites estrictos inferiores y superiores, las estrellas más frías posibles son enanas negras , que son las enanas blancas después de enfriarse durante mucho tiempo (> 10 ^ 15 años). Las estrellas más calientes son probablemente las estrellas de neutrones recién nacidas que mencioné anteriormente, es muy difícil calentarse mucho más de 10 ^ 12 K porque cualquier exceso de energía se lleva a través de los neutrinos.
Esta pregunta ya tiene una muy buena respuesta, solo me gustaría agregar algunos detalles.
http://www.astro.ucla.edu/~wright/BBhistory.html
Aquí dice que cuando el universo tenía 10 ^ -33 cm de diámetro, su temperatura era de 10 ^ 32K. Por lo tanto, esa debería ser la temperatura máxima absoluta alcanzable en este universo, por lo que la temperatura máxima de una estrella debería estar por debajo de eso; Muy interesante lo que dijo Guillochon arriba, que los neutrinos se llevan el exceso de energía por encima de 10 ^ 12K.
El color de una estrella revela su temperatura. Es interesante observar que la corona de una estrella, incluido nuestro Sol, puede superar los millones de K aunque la temperatura de la superficie de nuestra estrella sea de unos 6000 K.
http://en.wikipedia.org/wiki/Corona
Además, en núcleos estelares, la fusión de hidrógeno en helio comienza a 3 millones de K, mientras que la fusión de carbono comienza a más de 500 millones de K, y la fusión de silicio comienza a más de 2700 millones de K para comparar.
fuente
Las estrellas más calientes, y aquí, supongo que la "estrella" excluye los restos estelares como las enanas blancas, las estrellas de neutrones y otros objetos exóticos compactos, son probablemente estrellas Wolf-Rayet , una clase de estrellas calientes deficientes en hidrógeno caracterizadas por el agotamiento del hidrógeno. y líneas notables de carbono, nitrógeno y oxígeno. El subtipo masivo de la Población I es probablemente una antigua estrella de secuencia principal de alta masa de tipo O con vientos estelares excepcionalmente fuertes.
La respuesta de Guillochon menciona que las estrellas tipo O a menudo tienen temperaturas superficiales de aproximadamente 30,000 K. Muchas, si no la mayoría, las estrellas Wolf-Rayet superan eso en cantidades drásticas. Algunos de los más populares pueden ser los componentes Wolf-Rayet de los binarios AB7 y AB8 , en la Pequeña Nube de Magallanes. Ambos tienen compañeros de tipo O normales, que también son extremadamente calientes. Sin embargo, las temperaturas máximas para los componentes Wolf-Rayet pueden ser de 105,000 K y 141,000 K, respectivamente (Wikipedia cita a Shenar et al. (2016) aquí).
Ahora, aquí está el problema. Es notoriamente difícil determinar las temperaturas de las estrellas Wolf-Rayet con la precisión deseada. ¿Por qué? Bueno, es en gran parte debido a sus vientos estelares y sus altas tasas de pérdida de masa. Partes de las atmósferas y los vientos son ópticamente gruesos, lo que significa que no necesariamente podemos observar dónde se encuentra la "superficie", como se describe normalmente en la astrofísica estelar. Por lo tanto, tengamos en cuenta que las temperaturas enumeradas pueden ser un poco bajas, aunque las estrellas Wolf-Rayet todavía son bastante más calientes que las estrellas normales de tipo O.
fuente
Las estrellas más calientes que aún se fusionan en sus núcleos son las estrellas Wolf-Rayet que se encuentran en el extremo de la secuencia WC, clasificadas apropiadamente como estrellas WO, que muestran líneas de emisión de oxígeno prominentes. La estrella más caliente conocida es WR 102, que tiene un tipo espectral de WO2 y una temperatura de superficie de 210,000 Kelvin.
Se cree que WR 102 tiene una masa de ~ 16.7 masas solares. Como se trata de una estrella Wolf-Rayet altamente evolucionada, la mayoría de esta masa está compuesta por el núcleo de fusión con una capa radiante muy delgada que la rodea. Como referencia, el umbral para ser una estrella de tipo O es de aproximadamente 16 masas solares, con solo una fracción de esa masa como núcleo de fusión. Esto significa que WR 102 probablemente comenzó con alrededor de 50-60 masas solares en ZAMS.
En este punto, se desconoce qué produce exactamente una estrella WO, si es una etapa evolutiva después de ser una estrella WC o si se necesita una estrella masiva extraordinaria que vaya directamente a WO después de pasar por una etapa WN. El número de estrellas WO conocidas actualmente está en un solo dígito, por lo que todavía hay mucho que aprender sobre este tipo de estrellas.
fuente