notre soleil et les étoile en générale

[equation]

bonjour quelque petite question sur notre soleil

quel sera le volume de notre soleil dans sa forme glaciale (hydrogene solide+ helium)

pourquoi alors qu'il ya toutes les conditions pour une fusion les atomes d'hydrogenes peuvent mettent des milliard d'années à fusioner

enfin l'hydrogene étant un gaz explosif et inflammable; sur notre soleil est qu'il ya combustion d'une petite partie de l'hydrogene ou pas du tout et est de même lorqu'il ya présence d'oxygene ce qui est le cas dans les grosse étoile.

et pour finir qu'est que une supernova
une véritable explosion de l'étoile ou un gonflement rapide provoquant un déchirement des "membrane stélaire"?
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[Gilgamesh]

bonjour quelque petite question sur notre soleil

quel sera le volume de notre soleil dans sa forme glaciale (hydrogene solide+ helium)

Le volume ne varie pas sensiblement me semble t'il quand la naine blanche refroidit pour former une naine noire. La composition n'est pas H + He mais C+O

pourquoi alors qu'il ya toutes les conditions pour une fusion les atomes d'hydrogenes peuvent mettent des milliard d'années à fusioner

C'est une bonne question. La réaction proton - proton (aka chaine p-p) est certainement la réaction de fusion la plus courante de l'Univers. Et elle est pourtant quasi "impossible". C'est la SEULE qui soit réellement inutilisable pour produire de l'énergie sur Terre, en tout cas.

La raison en est que ce n'est pas une 'vraie' réaction de fusion, en fait. Une fusion "normale" ça se passe quand tu rapproches deux noyaux de disons, moins de 1 fermi (10^-15 m), que l'interaction forte, comme un velcro surpuissant peut alors les retenir de ses petits bras musclés (très musclés mais très courts) ET que l'édifice ainsi formé est plus stable que l'état de départ, en additionnant l'interaction forte et la répulsion coulombienne. Or tu peux rapprocher deux protons aussi près que tu veux, il ne se passera rien. La réaction n'a donc jamais été observée en labo... Un noyau pp, ça n'est pas stable. Trop de charges positives, mon fils, faut des neutrons pour que ça colle.

Sauf si tu as la patience d'attendre, boualé... une 'tite dizaine de milliards d'années... Le temps qu'un des deux protons (Après vous, mon cher - Je n'en ferais rien - Vous m'obligeriez - C'est fort urbain, mais non - Je vous en pris - Vous d'abord...) ait la bonne idée de subir une "décroissance bêta +" pour se transformer en neutron, en éjectant un positon (e⁺) et un neutrino électronique v_e (pour équilibrer la charge "d'antiélectronicité" de e⁺) et ce, au moment même de la rencontre. Or ce phénomène, purement stochastique, résulte d'un "courant chargé" (interaction faible) c'est à dire de l'émission par effet tunnel d'un boson W⁺. Un quark u du noyau se change en quark d ce qui transforme le proton en neutron. Le boson W⁺ étant un gros pépère (81 GeV) il se propage peu et voila ce qui rend les protons si polis.

p + p -> pn (deutérium) + e⁺ + v (+1,44 MeV dans lequel on compte l’annihilation des positons - 0,26 MeV en moyenne, emporté par le neutrino, pour qui l'étoile est transparente)

En fait cette réaction en contient deux : soit un proton se désintègre par émission bêta à proximité d'un autre proton pour former un état lié, le deuton (un noyau de deutérium), un positon et un neutrino. C'est la réaction de base. Soit, mais beaucoup plus rarement (0,4% des cas) les deux proton fusionnent en absorbant un électron soit une réaction à 3 corps "la chaine p-e-p" aboutissant elle aussi à la production d'un deuton et d'un neutrino, sans émission de positon cette fois.

Bon, quoiqu'il en soit, il se forme un deuton D et les choses s’enchaînent ensuite rapidement. Avec une demi-vie de 6 secondes le deuton absorbe un proton et forme du He3

p + pn -> He3 (=ppn) + 1 photon (+ 5,49 MeV)

Puis, à leur rythme (900 000 ans) deux He3 vont fusionner pour produire de l'hélium 4 : He3 + He3 -> He4 + 2 p (+12,86 MeV), dans 85% des cas ou réagissent avec de l'He4, dans 15% des cas, pour produire du béryllium 7 et à cui ci il arrive plein de misères, il se désexcite en lithium 7 par capture électronique et Li7, absorbant un proton, forme de He4 ou, très rarement (0,02% des cas) Be7 absorbe un proton pour former du bore 8 qui lui même se désintègre en 2 He4, ouf.



Soit au total:

4p -> He₄ + 2 photons + 2 e+ + 2v + 26,72 MeV - 0,52 MeV (ce qu'emportent les deux neutrinos)


Grâce à la course à la lenteur qui initie la chaîne, les étoiles vivent a peu près ce que vivent les protons.

Si c'était une réaction en chaîne, les étoiles disparaîtraient à peine formée.

enfin l'hydrogene étant un gaz explosif et inflammable; sur notre soleil est qu'il ya combustion d'une petite partie de l'hydrogene ou pas du tout et est de même lorqu'il ya présence d'oxygene ce qui est le cas dans les grosse étoile.

Pour que la liaison H-O dégage de l'énergie, il faut que la température permette la "survie" du produit formé. A 6000K (température de surface, donc minimale) l'eau est dissociée.

et pour finir qu'est que une supernova
une véritable explosion de l'étoile ou un gonflement rapide provoquant un déchirement des "membrane stélaire"?

Il n'y a pas de membrane stellaire.

Il s'agit bien d'une onde de choc provenant du l'effondrement du coeur qui disperse l'enveloppe à plusieurs milliers de km/s

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ça c'est de la réponce merci bien

Le volume ne varie pas sensiblement me semble t'il quand la naine blanche refroidit pour former une naine noire. La composition n'est pas H + He mais C+O

je me suis mal exprimer je parle de notre soleil au jour d'aujourd'hui si je le glace il devrais être beaucoup plus petit puisque un solide prend moi de place qu'un gaz ou plasma non?

Il n'y a pas de membrane stellaire.

oui je sais c'est pour ça que j'ai mit entre guillemet c'était juste pour aider a visualiser, donc en effect si il ya onde de choc il s'agit bien d'une explosion.

pour l'explication sur la fusion je pense a avoir comprit en partie le principe, mais ces le temps que j'arrive pas a comprendre pourquoi

leur rythme (900 000 ans) deux He3 vont fusionner pour produire de l'hélium 4

est ce qu'ils ont un compte a rebourd dans le corps ???

je vais te schématiser par un exemple pour que tu vois ou j'ai un probléme de résonnement
si par exemple j'ai dans une boite 10 atome x et 10 atome y qui ont besoin d'un paramettre de temperature dison a 20 degrés un atome x a toute les conditions requise pour fusionner avec un atome y

la boite atteind 20 degrés bizarement les 10 atomes x ne vont pas fusionner instanement avec les 10 atomes y il va leur falloir 10 ans( que sa ne soit pas instantanée je le consoit mais plusieur milliard d'année dans les étoiles la je suis perdu)
le temps perdus est ce vraiment du au bon vouloir de monsieur le proton qui se décide a se mué en neutron ou j'ai rien comprit?

[Gilgamesh]

ça c'est de la réponce merci bien


je me suis mal exprimer je parle de notre soleil au jour d'aujourd'hui si je le glace il devrais être beaucoup plus petit puisque un solide prend moi de place qu'un gaz ou plasma non?

Il y a 3 sources interne de pressions possibles pour supporter le poids des enveloppes :
voir ici pour plus de détail

* pression mécanique des gaz, du fait de la température

avec n la densité volumique de particule, k la cte de Boltzmann et T la température
Majoritaire dans les étoiles petites et moyenne comme le Soleil

* la pression de radiation

avec
sigma la cte de Stefan et c la vitesse de la lumière
Majoritaire pour étoiles massives

* la pression de dégénérescence ou pression de Fermi, ou pression quantique


La seule pression qui ne dépend pas de la température est la dernière.

Concrètement si tu gèles l'étoile (tu pompes le gaz avec un aspirateur géant, tu le refroidis avec un frigo géant puis tu le remets dans l'étoile), elle retrouvera spontanément sa température d'équilibre : une étoile est chaude parce qu'elle est massive.

Maintenant si en plus tu es un magicien et que tu empêche les particules de bouger (donc d'avoir une température) l'étoile va s'effondrer sur elle même jusqu'à ce que la pression de Fermi arrive à équilibrer le poids. Le calcul montre que la densité est alors de l'ordre d'une centaine de tonne par cm3 et une étoile de la masse du Soleil a alors une taille de l'ordre de celle de la Terre.

pour l'explication sur la fusion je pense a avoir comprit en partie le principe, mais ces le temps que j'arrive pas a comprendre pourquoi
est ce qu'ils ont un compte a rebourd dans le corps ???

je vais te schématiser par un exemple pour que tu vois ou j'ai un probléme de résonnement
si par exemple j'ai dans une boite 10 atome x et 10 atome y qui ont besoin d'un paramettre de temperature dison a 20 degrés un atome x a toute les conditions requise pour fusionner avec un atome y

la boite atteind 20 degrés bizarement les 10 atomes x ne vont pas fusionner instanement avec les 10 atomes y il va leur falloir 10 ans( que sa ne soit pas instantanée je le consoit mais plusieur milliard d'année dans les étoiles la je suis perdu)
le temps perdus est ce vraiment du au bon vouloir de monsieur le proton qui se décide a se mué en neutron ou j'ai rien comprit?

En fait là aussi intervient un effet tunnel : un calcul classique montre que les particules à ces températures sont loin de posséder l'énergie cinétique permettant e vaincre la barrière coulombienne. Faisant intervenir l'effet tunnel, c'est donc un processus stochastique et ça se raisonne exactement pareil que pour la désintégration d'un noyau radioactif (qui fait intervenir, je vous le donne en mille, un effet tunnel), c'est à dire qu'on peut faire aparaitre une notion de demi vie. 10 milliards d'année pour les proton, 1 seconde pour le deuton, 900 000 ans pour les noyaux de He3, etc.


repost :

Le calcul du taux de réaction au sein du Soleil fait intervenir ce qu'on appelle la "fenêtre de Gamow" (Gamow window). Pour un noyau donné cela dépend de la densité et surtout de la température.

Tu as des particules chargées (dans la chaîne active au coeur des étoiles situées sur leur séquence principale : des protons) dont la vitesse est distribuée selon la loi de Maxwell Boltzmann.

Exemple de distributions des vitesses avec la température :
Pièce jointe 159203

La proportion de particules ayant une vitesse relative v et donc une énergie E = mv²/2 est proportionnelle conformément à cette distribution de Maxwell Boltzmann à :



avec k la constante de Maxwell Boltzmann et T la température.

C'est la courbe en rouge dans le schéma ci dessous.

Du fait qu'elles sont chargées, elles subissent une répulsion dite coulombienne (les charges positives se repoussent). Un calcul simple montre que même à la température du centre du Soleil, l'énergie cinétique des particules est largement inférieure à ce qui serait nécessaire pour vaincre cette barrière.

Ici, intervient l'effet tunnel : en mécanique quantique, une particule a une certaine probabilité de traverser une barrière de potentielle supérieure à son énergie cinétique. Cette probabilité est d'autant plus élevée que la vitesse relative v = racine(E) est grande.




avec b une constante

C'est le facteur de Gamow, correspondant à la courbe bleue marquée 'cross section' (section efficace) dans la graphique ci-dessous.


La probabilité P pour la pénétration de la barrière par effet tunnel est le produit de ces probabilités P1 et P2



Cette courbe (en mauve dans le graphique ci-dessous) connait un pic aigu pour une énergie donnée, la fenêtre de Gamow.

Pièce jointe 159202

Plus l'énergie d'une particule est élevée, plus elle a des chances de franchir le tunnel, mais moins il y en a. Les particules qui réagissent effectivement s'inscrivent dans une gamme de vitesse très étroite, et le fait que ce soit un effet tunnel implique que seule un très faible proportion réagissent à chaque instant. Ce qui fait que la demi-vie du proton atteint 10¹⁰ ans au coeur du Soleil, alors que dans une réaction de fusion "normale", dans laquelle les particules ont l'énergie classique suffisante pour vaincre la barrière de potentielle, comme dans un bombe H, tout est consommé en quelques nanosecondes.

Dans le coeur du Soleil, à T ~ 15 MK et pour une densité centrale de 160, la puissance volumique des réactions nucléaires est de 276 W/m3, ce qui représente à peu près le quart de celle d'un être humain au repos...

[A voir en vidéo sur Futura]