Sabemos que el ciclo CNO produce la mayor parte de la producción de energía en una "estrella de mayor masa" de aprox. más de 2 masas solares y el núcleo es convectivo debido al gran gradiente de temperatura. Mi profesor ha notado que el radio, la luminosidad, T_eff y T_center aumentan, pero rho_center (densidad) no. No puedo encontrar nada en mi texto que explique esto, pero asumo que es porque la convección trabaja en contra de la gravedad. Si alguien pudiera aclarar este concepto (en cuanto a por qué rho_center) permanece generalmente constante, lo agradecería. ¡Las explicaciones conceptuales son útiles!
Lo más importante que sucede es que el hidrógeno se convierte en helio, lo que esencialmente significa que los electrones y protones se fusionan en neutrones (los neutrones dentro del helio). Eso reduce el número de partículas. Por ejemplo, si convierte un gas de hidrógeno puro en un gas de helio puro, ahora tiene la mitad de los electrones que tenía antes. Además, tiene 3 partículas (un núcleo de He y 2 electrones) donde antes habría tenido 8 (en el caso de H puro inicialmente, solo como ejemplo). Perder partículas significa que pierdes presión a una temperatura y volumen determinados (sería proporcional al número de partículas), por lo que el núcleo debe contraerse. La temperatura sube un poco, pero no mucho porque la quema nuclear es muy sensible a la temperatura. Pero la densidad de partículas cae mucho, así que para que la densidad permanezca igual,
La razón por la que esto podría no requerir que cambie la densidad del núcleo es que la presión del núcleo se escala aproximadamente como el radio a la potencia -4 (debido a los requisitos del equilibrio de fuerzas, que equilibra la presión por el área de la superficie, que se escala como P*R ^2, con la gravedad, que escala como 1/R^2). Así que esa es una caída bastante pronunciada en P a medida que R aumenta un poco, y aparentemente el pequeño aumento en R es suficiente para compensar la gran caída en el núcleo P, para mantener la densidad igual (basado en la declaración de su profesor de que permanece casi lo mismo). Debe ser esencialmente una coincidencia de cómo funcionan estas cosas, no es obvio mostrar por qué la densidad debería ser exactamente constante, pero al menos podemos ver que una gran caída en P se compensa bien con un pequeño aumento en R. La física de la convección es bastante complicada,
Pude obtener una idea de mi profesor, así que pensé en responder esta pregunta. Básicamente, la convección funciona EN CONTRA de la gravedad y mantiene constante la densidad.