Warum bewegen sich massereiche, schnell rotierende Sterne von der Nullzeit-Hauptsequenz (ZAMS) in Richtung Blau?

Die Blueward-Evolution ist eine einfache Folge der Homologiebeziehungen für die Hauptreihenevolution.

Rotiert der Stern sehr schnell, so kommt es zu einer starken Durchmischung des Inneren, so dass der Stern als chemisch homogen behandelt werden kann. Während die Wasserstoffverbrennung in der Hauptsequenz fortschreitet, wird der gesamte Stern allmählich in Helium umgewandelt, was zu einem Anstieg des mittleren Molekulargewichts führt$\mu$.

Daher kann die Evolution als eine Folge von Modellen mit ähnlicher Masse, aber zunehmend betrachtet werden$\mu$.

Die Helligkeitsentwicklung ist

$$L \propto \mu^{7.5} M^{5.5} R^{-0.5}\ .$$ Der Starke$\mu$Abhängigkeit kommt durch die starke Abhängigkeit von Opazität zustande$\mu$für Sterne im Strahlungsgleichgewicht.

Dagegen ist der Radius nur schwach abhängig$\mu$. Das liegt daran, dass die zentrale Temperatur davon abhängt$\mu M/R$(aus dem hydrostatischen Gleichgewicht), aber die starke Temperaturabhängigkeit des CNO-Zyklus führt dazu, dass die zentrale Temperatur mit fortschreitender Verbrennung kaum ansteigt. Infolge

$$R \propto \mu^{2/3} M^{4/5}\ .$$

Wenn wir von einem schwarzen Körper ausgehen, dann$T_{\rm eff}\propto L^{1/4}R^{-1/2}$und somit

$$T_{\rm eff}\propto \mu^{1.54} M^{0.98} R^{-0.12}\ .$$

Wenn wir mit 10 % He beginnen, dann$\mu=0.56$. Aber wenn wir mit 80% He enden, dann$\mu=1.2$.

Auf den ersten Blick scheint dies die Oberflächentemperatur während der Hauptreihenentwicklung mehr als zu verdoppeln. Der Effekt wird durch den Massenverlust und den unverhältnismäßigen Effekt auf die Opazität gemildert, der durch vorhandene Metalle beigesteuert wird (dies sind keine Sterne mit Null-Metallizität).