En general, una estrella se mantiene más o menos neutral. Esto es cierto para todos los objetos estelares además de los agujeros negros. Estoy usando un cálculo simple que se puede encontrar en una nota al pie de https://arxiv.org/abs/1001.3294 en la p. 11 cap. 2.

Supongamos que la estrella tiene una carga total de Z veces la carga elemental,$Ze$, y consideramos la repulsión de Coulomb de una partícula de prueba, digamos un protón, con masa$m$y carga$e$.La fuerza de Coulomb, que busca expulsar la partícula de prueba, tiene que ser menor que la fuerza gravitatoria, que busca mantener la partícula de prueba dentro de la estrella. Esto da la condición$\frac{(Ze)e}{R^2}\le \frac{GMm}{R^2}$donde M es la masa de la estrella R su radio. Por el momento suponemos que$M=Am$, lo que significa que ignoramos todos los efectos de la energía de enlace, lo que reduciría la masa y empeoraría aún más el caso de nuestra partícula de prueba. Por lo tanto encontramos$\frac{(Ze)e}{R^2}\le \frac{GAm^2}{R^2}$lo que lleva a$Z<G\frac{m^2}{e^2}A$. Si conectas algunos números, encuentras que$Z<10^{-37}A$es decir, la carga media por nucleón tiene que ser extremadamente pequeña para asegurar la estabilidad de la estrella. Este argumento solo se basa en la gran diferencia de la fuerza de las dos fuerzas opuestas. ($A$es el número de nucleones)

Fondo

Las estrellas están compuestas de plasmas , que son un gas ionizado que exhibe un comportamiento colectivo muy parecido a un fluido.

Hay dos aspectos importantes de los plasmas a tener en cuenta. La primera es que actúan como metales altamente conductores en el sentido de que los electrones pueden moverse muy libremente para cancelar cualquier desequilibrio de carga. La consecuencia es que se dice que son casi neutrales en distancias mayores que la longitud de Debye . Por casi neutral, quiero decir:

$$n_{e} = \sum_{s} \ Z_{s} \ n_{s} \tag{1}$$ dónde $n_{e}$es la densidad numérica total de electrones, $n_{s}$es la densidad numérica de las especies de iones $s$, y $Z_{s}$es el estado de carga de las especies de iones $s$(por ejemplo, +1 para protones). En general, la longitud de Debye se considera tan microscópica como a uno le importaría en la mayoría de las situaciones.

Lo segundo es que, a menos que sean accionados, los plasmas tienden a satisfacer una condición de corriente cero dada por:

$$\sum_{s} \ Z_{s} \ n_{s} \ \mathbf{v}_{s} = 0 \tag{2}$$ dónde $s$en este caso incluye electrones y $\mathbf{v}_{s}$es la velocidad de flujo a granel de las especies $s$(es decir, el primer momento de velocidad). Esto se refiere específicamente al flujo de plasma que sale del sol (es decir, el viento solar ), que se deriva de la ecuación de continuidad de la carga eléctrica. Hay, por supuesto, grandes corrientes localizadas a lo largo del sol desde su interior hasta su atmósfera superior.

¿Qué tan neutrales eléctricamente permanecen las estrellas a lo largo de su vida?

Muy. Si se "cargaran", producirían enormes potenciales de Coulomb que evitarían que partículas de ciertos signos de carga salieran de la superficie. Es decir, al igual que en un conductor, los campos eléctricos trabajarán para deshacerse de ellos mismos. Esta es la razón por la cual se encuentra que los plasmas son casi neutrales en distancias mayores que la longitud de Debye.

La segunda condición dada por la Ecuación 2 da como resultado derivas relativas entre diferentes especies de partículas para mantener un flujo de corriente neto cero fuera del sol (excepto durante períodos activos como en eyecciones de masa coronal o erupciones solares ). Sin embargo, aun así, estas derivas relativas no actúan para aumentar la carga neta del sol.

Como ejemplo, podría imaginar procesos como eyecciones de masa coronal dejando al Sol en un estado ligeramente cargado.

No, generalmente no alteran el estado de carga macroscópica del sol. Consisten en plasmas, que como dije antes, son cuasi-neutros.

¿Existen tales procesos que dejarán una estrella con carga general?

Ninguno de los cuales yo sepa. Como dije antes, si de repente "cargaras" una estrella, los campos eléctricos resultantes trabajarían en el sistema hasta que esos campos eléctricos ya no existieran.

Actualizar

Si bien mantengo que la Ecuación 1 generalmente se cumple, por varias razones parece que hay una pequeña carga neta en el sol, como se menciona en esta respuesta:
https://physics.stackexchange.com/a/73773/59023 .

Actualización 2

Después de una mayor discusión con colegas y finalmente obtuve acceso al artículo en cuestión [es decir, Neslusan , 2001 ], tengo algunos comentarios.

El campo eléctrico al que se refiere ese artículo, ahora llamado campo eléctrico de Pannekoek y Rosseland (PR), solo es válido para una corona estelar en equilibrio hidrostático . Este campo no es consistente con las observaciones porque solo produce una especie de brisa , no un viento supersónico como el que se viene observando desde la década de 1960. Este campo tampoco permanecería estable. Es decir, eventualmente aceleraría los protones lejos de la estrella y eliminaría cualquier carga neta.

El enfoque más correcto, que ahora se acepta generalmente, se llama modelo exosférico [por ejemplo, Zouganelis et al. , 2005 ]. Este modelo, a diferencia del modelo PR, puede incluir los múltiples componentes de las distribuciones de velocidad de electrones del viento solar (es decir, núcleo, halo y strahl). Todavía incluye la masa de la estrella a través de un término gravitatorio pero, lo que es más importante, en realidad es consistente con las observaciones.

Referencias

• Neslusan, L. "Sobre la carga electrostática global de las estrellas", Astron. & Astrofias. 372 , págs. 913-915, doi:10.1051/0004-6361:20010533, 2001.
• Zouganelis, I. et al. , "Aceleración de vientos de tipo solar débilmente colisionantes", Astrophys. J. 626 , págs. L117-L120, doi:10.1086/431904, 2005.