Prefacio: soy un desertor de nivel universitario, por favor no pisotees mi ignorancia demasiado fuerte.
A medida que la masa cae en un pozo de gravedad, se comprime y se calienta. Incluso si la fusión no existiera/ocurriera, en un cuerpo tan grande como nuestro sol, me imagino que el calor resultante y la radiación infrarroja podrían incluso ser significativos.
¿Se puede cuantificar esta salida de radiación y podría ser una fracción notable de toda la radiación del sol?
¿Era significativa la radiación infrarroja generada por compresión en el momento en que nació el sol?
Una pregunta interesante. Es complicado porque es difícil decir cuánta radiación infrarroja "causa" la radiación del sol. Esos términos no suelen ser los que usamos. O, si lo hacemos, es para señalar que casi el 100% de la energía que obtenemos del sol proviene de la radiación infrarroja de las capas superiores. Solo nos llega la más diminuta astilla de la energía de fusión en el núcleo. Principalmente calienta las capas externas, y vemos las capas externas.
Sin embargo, hablas bien de gravedad. Esto es un poco más fácil de trabajar. Tanto el efecto del polvo interestelar que cae hacia el sol como los efectos de la fusión generan energía que alimenta el calor y la eventual radiación de la superficie del sol. Podemos cuantificar esto.
Para simplificar las cosas, voy a hacer algunas simplificaciones poco razonables. Veremos cuánta energía se liberaría a medida que la materia cayera desde el "infinito" (muy lejos) hasta el centro del sol. Ahora sabemos que no todo colapsó tan lejos (eso entra en el tema de los agujeros negros), pero es un buen límite superior para trabajar.
Una de las reglas convenientes es que el potencial gravitatorio (en J/kg, cuántos julios de energía se liberan al mover un kilogramo hasta el centro del sol) es siempre la mitad del cuadrado de la velocidad de escape: - . Esto es bueno porque podemos buscar la velocidad de escape de nuestro sistema solar (que es básicamente la velocidad de escape del sol, ya que es la principal fuente de masa). Haciéndolo con la gravedad newtoniana universal podría ser más una peste porque mi simplificación termina incursionando en una singularidad.
La velocidad de escape del sol es de alrededor de 617 km/s. Por tanto, nuestro potencial gravitatorio es de 190,3445 GJ/kg. Multiplique esto por la masa del sol, que es aproximadamente , y obtenemos de energía. Esa es la cantidad de energía disponible debido al pozo de gravedad que atrae toda la materia del sol. Como estoy haciendo tantas suposiciones, solo voy a redondearlo a . ¡No pretendamos que he ganado cifras significativas aquí!
Entonces, ¿cuánta energía es eso? A una de mis mesas favoritas en Wikipedia: Órdenes de magnitud (energía) (¡soy un nerd!)
¡Hey Mira! Si lo hubiera sabido mejor, podría haber buscado el número que querías, en lugar de hacer los cálculos... de todos modos...
Entonces, la energía gravitacional de toda la masa que el sol ha capturado es aproximadamente equivalente a lo que emite en 10 millones de años. También es equivalente a alrededor del 0,2% de la energía total que emitirá durante su vida útil.
En cuanto a si cuenta como "significativo", depende de cómo lo definas. Pero vale la pena señalar que el sol se formó hace más de 50 millones de años, y el potencial gravitacional generó alrededor de 10 millones de años de energía de radiación solar.
Estoy seguro de que tendría que hacer un cálculo más exacto, ¡pero creo que esas cifras aproximadas podrían ayudar!
El Sol actualmente no se está haciendo más pequeño, se está haciendo más grande. Entonces, a primera vista, ninguna de sus pérdidas radiativas proviene de la contracción y el calentamiento gravitacionales.
En realidad, es un poco más sutil que eso, porque mientras la envoltura del Sol se expande, el núcleo del Sol se contrae a medida que el hidrógeno se convierte gradualmente en helio más pesado. Sin embargo, el porcentaje de la luminosidad del Sol que surge de procesos distintos a la fusión nuclear es muy pequeño, porque esa es la definición de trabajo de lo que es una estrella de secuencia principal. Según los modelos de Siess et al. (2001) , alrededor del 99,82% de la luminosidad solar es atribuible a la fusión nuclear.
En cuanto a qué luminosidad surgió de la contracción gravitacional antes de que comenzara la fusión nuclear, bueno, la respuesta es casi toda, porque no hay otra fuente de luminosidad. El protosol era mucho más luminoso de lo que es el Sol ahora, pero esa luminosidad disminuyó a medida que el protosol se contraía y en realidad alcanzó un mínimo que era aproximadamente un factor de 2 menor que la luminosidad solar actual. NB: Estoy ignorando la fusión de deuterio, que muy brevemente agrega un pico de energía de fusión a la mezcla cuando el protosol tiene menos de un millón de años.
Cuando se estaba formando el sol, el calor de la compresión habría sido la principal fuente de radiación. También fue el calor lo que inició las reacciones de fusión en el núcleo. Hoy en día, se está produciendo muy poca compresión porque la radiación del núcleo soporta el peso de los gases en la mayoría de los niveles. El poco calor de la compresión que se produce resultaría del encogimiento asociado con el hecho de que el sol está perdiendo alrededor de cinco millones de toneladas de masa por segundo en forma de radiación. Cualquier calor que resulte de la compresión se mezclaría completamente con el calor del núcleo a medida que ambos avanzan lentamente hacia la superficie. La radiación que observamos proviene de gases incandescentes en la "superficie".
Andy Newman