Wie viel Masse verliert die Sonne als Licht, Neutrinos und Sonnenwind?

In dieser Antwort schätze ich den Verlust der Gravitationsmasse der Sonne auf etwa 1,3 E + 17 Kilogramm pro Jahr E = M C 2 und 1360 W/m^2 bei 1 AE.

Während ich diese Antwort schrieb, wurde mir klar, dass solare Neutrinos auch viel Massenäquivalenz in Form von kinetischer Energie mitnehmen. Die stärkste Komponente scheint der erste Schritt im Prozess zu sein; Deuteronbildung durch Proton-Proton- Fusion.

Habe ich soweit recht?

Fragen:

  1. Wie viel Massenäquivalent verliert die Sonne pro Jahr durch Neutrinos?
  2. Ist meine Schätzung von 1,3E+17 kg Verlust pro Jahr durch elektromagnetische Strahlung nah dran?
  3. Gibt es andere vergleichbare Verlustmechanismen? Ich gehe davon aus, dass der Sonnenwind geringer ist, aber da könnte ich mich irren!

"Bonuspunkte:"

  • Sind diese Raten vor 4,5 Milliarden Jahren wahrscheinlich mindestens ähnlich gewesen? Oder hätte es in dieser Zeit große Veränderungen gegeben? ("groß" = Faktoren von 2 oder so)
Sonnenwind wurde hier beantwortet: astronomy.stackexchange.com/questions/13907/…
@mao47 ausgezeichnet, danke dafür! Mir ging es vor allem um die Neutrinos, aber ich wollte alle Verlustmechanismen an einem Ort sammeln. Hoffentlich kann eine hier gepostete Antwort die dortigen Ergebnisse einfach zitieren und zitieren.

Antworten (1)

Die Leuchtkraft des solaren Neutrinos beträgt etwa 2,3 % seiner elektromagnetischen Leuchtkraft (dh Licht). Die zusätzliche Masse, die in Form von Neutrinoenergie verloren geht, beträgt also 2,3 % Ihrer ursprünglichen Berechnung.

Der durchschnittliche Massenverlust in Form von Wind und koronalen Massenauswürfen liegt bei etwa 4 × 10 16 kg/Jahr, variiert aber mit dem Sonnenzyklus (und von Zyklus zu Zyklus) ( Mishra et al. 2019 ).

Vor 4,5 Milliarden Jahren? Es kommt darauf an, wie genau Sie sein wollen. Das Alter der Sonne wird auf 4,57 Milliarden Jahre geschätzt, vor 4,5 Milliarden Jahren wäre sie also 70 Millionen Jahre alt gewesen.

Eine 70 Millionen Jahre alte Sonne wäre auf der wasserstoffbrennenden Hauptreihe gewesen und etwa 20 % weniger leuchtend als jetzt, sodass Sie Ihre Leuchtkraft-Masse- und Neutrino-Massenverlustraten um etwa 0,8 skalieren können.

Allerdings war der Sonnenwind wahrscheinlich viel stärker als jetzt. Die Beobachtungsbeschränkungen dafür sind schwach, aber theoretische Modelle legen die Massenverlustrate in den Windskalen als Rotationsrate nahe Ω 1.33 ( Johnstone et al. 2015 ). Leider wissen wir immer noch nicht, wie schnell sich die Sonne in ihren Kinderschuhen drehte; es hätte alles zwischen dem 10- und 100-fachen seiner Rotationsrate sein können. Das bedeutet, dass die Massenverlustrate im Wind 20- bis 500-mal so hoch gewesen wäre wie jetzt. Somit würde der Massenverlust durch einen Wind dominieren.

Aber vielleicht meintest du 4.5 vor Milliarden Jahren, in dem Sinne, dass Sie eine Antwort wollten, bevor die Sonne ein Stern wurde. dh bevor die Wasserstofffusion wenige Millionen Jahre nach der Geburt der Sonne begann. In diesem Fall wären die Windverluste vielleicht wie im 70 Millionen Jahre alten Fall gewesen (mit ähnlichen Unsicherheiten), aber es gäbe keine Neutrinoverluste (keine Kernreaktionen) und die Leuchtkraft der Sonne hätte um den Faktor 10 höher sein können als kontrahierender Vorhauptreihenstern. In diesem Fall würde der Massenverlust durch einen Wind wahrscheinlich immer noch den größten Beitrag leisten.

Das ist großartig, genau das, was ich brauchte; Danke!