¿De dónde obtuvo el Sol hidrógeno para trabajar si está en la tercera generación de estrellas?

La mayor parte del gas de la galaxia no se incorpora a las estrellas y permanece como gas y polvo. Esta no es realmente mi área de especialización, pero artículos como el de Evans et al. 2008 y Matthews et al. 2018 parece sugerir que en las Nubes Moleculares Gigantes donde se forman la mayoría de las estrellas en la Vía Láctea, la eficiencia de formación de estrellas es de aproximadamente 3-6%. Entonces, la gran mayoría del gas (94-97%) no se convierte en estrellas. En entornos muy densos, como los cúmulos globulares, que se formaron mucho antes en la historia de la Vía Láctea, la eficiencia de formación de estrellas llega a ser tan alta como aprox. 30%. La tasa canónica citada para las galaxias espirales "regulares" como la Vía Láctea es de aproximadamente 1 masa solar de nuevas estrellas por año, que es una suma muy baja en toda la galaxia.

Las estrellas también emiten una buena cantidad de sus capas externas ricas en hidrógeno durante las últimas fases de gigante roja, cuando el viento estelar es más fuerte y la atmósfera se expande enormemente (el radio del Sol durante la fase de gigante roja será aproximadamente el de la Tierra). órbita es ahora). También en el estado final, cuando se forma la enana blanca, solo el núcleo y las capas internas forman la enana blanca. La masa típica de una enana blanca es aproximadamente 0,6 veces la masa del Sol ( S. Kepler et al. 2006) y, por lo tanto, quedará una buena cantidad de atmósfera exterior rica en hidrógeno sin fusionar después de que la estrella muera. Para estrellas de mayor masa, aún más de la masa entra en la envoltura (expulsada a alta velocidad) que en la estrella de neutrones restante. Sin embargo, estas estrellas de gran masa son mucho más raras; la mayoría de las estrellas de la Vía Láctea son enanas M débiles y frías.

Creo que has respondido tu propia pregunta.

si la primera y la segunda generación de estrellas quemaron hidrógeno en helio y elementos más pesados, ¿entonces debería ser como el 90% de todo el hidrógeno del universo ya convertido en helio y algo más? Si es así, entonces no debería haber suficiente hidrógeno para formar el Sol.

Claramente, el Sol tiene suficiente hidrógeno para formarse y el universo no es 90% helio y elementos más pesados ​​(de hecho, es ~ 74% hidrógeno, ~ 24% helio y una fracción de elementos más pesados ). Eso significa que la primera y la segunda generación de estrellas no han quemado la mayor parte del hidrógeno y sus suposiciones básicas son incorrectas.

Su principal suposición incorrecta proviene de la declaración

[Una] estrella muere cuando no queda hidrógeno.

Una afirmación más correcta sería "Una estrella muere cuando no queda hidrógeno en su núcleo" ¹ . Una vez que el núcleo se queda sin hidrógeno para fusionarse, generalmente no puede soportar la presión gravitatoria que intenta compactarlo y comienza las etapas de la muerte. Sin embargo, la capa exterior que rodea el núcleo, que puede representar entre el 50 y el 70 % de la masa de una estrella, nunca se fusiona, por lo que permanece como hidrógeno.

¹ Técnicamente es más complicado que eso, y la noción de cuándo una estrella "muere" no está bien delimitada. Pero esa es otra pregunta para otro día.

La pregunta es si la primera y la segunda generación de estrellas quemaron hidrógeno en helio y elementos más pesados, ¿entonces debería ser como el 90% de todo el hidrógeno del universo ya convertido en helio y algo más?

Solo una pequeña porción del hidrógeno primordial se ha convertido en helio o algo más. La explicación es cuádruple.

1. La mayor parte del hidrógeno primordial del universo se encuentra entre las galaxias. Parte de este gas intergaláctico podría ser capturado por una galaxia, pero gran parte probablemente nunca lo hará.
2. La mayor parte del hidrógeno dentro de una galaxia está en forma de medio interestelar cálido a caliente. Parte de este gas interestelar podría condensarse para formar una nube de gas interestelar, pero como ocurre con el medio intergaláctico, gran parte de este medio interestelar probablemente nunca se incorporará a una estrella.
3. Si bien parte del gas en una nube de gas interestelar colapsa para formar estrellas y planetas, este proceso es increíblemente ineficiente. Mucho más del 90% del gas en una nube de gas es expulsado al medio interestelar durante el proceso de formación estelar.
4. Si bien parte del hidrógeno en una estrella se convierte en helio o en elementos más masivos, esta combustión es incompleta. Las estrellas entre aproximadamente 1/2 y 5 masas solares expulsan una gran cantidad de hidrógeno durante su agonía.

Dicho esto, la formación de estrellas en nuestra galaxia ahora se reduce drásticamente en comparación con lo que fue en su apogeo. La razón no es que el hidrógeno se haya convertido en helio y elementos más masivos. En cambio, la razón es que gran parte del hidrógeno ahora está encerrado en estrellas de baja masa. El tiempo de vida de una estrella de media masa solar es varias veces la edad actual del universo, y este tiempo de vida crece a medida que disminuye la masa de la estrella. Todas las estrellas de baja masa que alguna vez se han formado siguen siendo estrellas, y eso genera una gran cantidad de hidrógeno encerrado.