¿Por qué se llama al Sol una "estrella promedio"?

Esta es una declaración (presumiblemente en masa, longevidad, producción de energía) que muchas personas que he conocido han escuchado en la escuela, y es conocida en la cultura pop. Sin embargo, según Wikipedia , alrededor del 75% de las estrellas del universo son enanas rojas, que difieren mucho del sol. Intenté investigar un poco y descubrí que el sol es "promedio" si excluye todas las estrellas enanas de sus cálculos. ¿Hay una buena razón por la que se hace esto?

No estoy muy seguro, ahora que lo preguntas, pero creo que tu comentario entre paréntesis "(masa, longevidad,...)" probablemente esté ladrando al árbol correcto. El sol también está en una posición bastante promedio en el diagrama de Hertzsprung-Russell, y si tuviera que elegir una y solo una medida de "promedio", probablemente sería esa.
Tenga en cuenta que el Sol es una estrella enana , según la definición habitual (en contraste con una estrella gigante ).
Relacionado en Astronomy Stack Exchange: ¿Es el Sol realmente una estrella de tamaño mediano? .
La estrella modal está alrededor de un 0.3 METRO ⊙ M-enana. La luminosidad de tal estrella es aproximadamente una centésima parte de la del Sol.
Puede ser porque tiene un brillo promedio;)

Respuestas (5)

Describir al sol como una estrella promedio es probablemente más una reacción contra la idea de que tiene algo único. Obviamente la hay para nosotros, ya que es la estrella alrededor de la cual estamos en órbita, y mucho más cerca que cualquier otra estrella, y por lo tanto, históricamente, el sol ha sido considerado bastante único. Pero a lo largo de los siglos hemos descubierto que ni el sol ni la tierra son el centro del universo, que las estrellas que vemos en el cielo nocturno son como nuestro propio sol , y que algunas de ellas son mucho más brillantes y/o mucho más mayor (en masa o volumen).

Entonces, decir que el sol es una estrella promedio es principalmente un artefacto histórico. Está diciendo que hemos descubierto que no hay nada particularmente inusual en nuestra estrella en comparación con cualquier otra estrella de nuestra galaxia.

No es una afirmación de que el sol es promedio en ningún sentido matemático particular. Está usando 'promedio' en el sentido de 'típico' o 'no excepcional'. Da la casualidad de que la mayoría de las estrellas son, de hecho, más pequeñas y menos luminosas que nuestro sol, por lo que es un poco fuera del promedio en ese sentido.

Si la distribución de brillo y/o tamaño sigue una ley de potencia o una distribución exponencial o algo así, aún podría ser el caso de que el sol sea promedio en un sentido matemático.
@DavidZ Verifiqué un par de opciones basadas en la función de masa inicial estelar, por ejemplo, promedio ponderado de masa, promedio en una escala logarítmica, y está bastante lejos del promedio. La luminosidad es... más complicada, al igual que el tamaño, pero tampoco creo que eso ayude. Rápidamente llegué a la conclusión de que tendría que elegir una métrica tan artificial para que el Sol saliera "promedio" que no era muy significativo, así que decidí que la respuesta anterior era básicamente correcta y simplemente voté a favor.
Las estrellas que "vemos" en el cielo nocturno definitivamente no se parecen en nada al Sol, con la extraña excepción. El Sol es muy poco luminoso en comparación con las estrellas que podemos ver.
@Rob Extrañamente, eso es lo contrario de lo que dice Phill en su respuesta.
Es una cuestión de de qué manera vienes. Rob tiene razón en que a medida que se encuentran más y más enanas marrones, el sol se ve cada vez más en el extremo superior de la escala de luminosidad de las estrellas. Pero desde la perspectiva histórica de "el sol es una cosa, la luna otra y las estrellas otra cosa", es un cambio fundamental en el pensamiento decir que el sol es en realidad solo una estrella normal de la que estamos muy cerca. , y ni siquiera uno único como una estrella supermasiva o una gigante roja. Es solo uno de muchos.
@LightnessRacesinOrbit Mi redacción es cuidadosa. Las estrellas que podemos ver son completamente no representativas. Puede comparar las gráficas de (a) estrellas brillantes; (b) estrellas cercanas, en mi respuesta a continuación. El Sol no es promedio en ninguno de ellos.
"... que las estrellas que vemos en el cielo nocturno son como nuestro propio sol, y que algunas de ellas son mucho más brillantes y/o mucho más grandes". Si ve la trama en la publicación de Rob de la magnitud absoluta de las estrellas visibles en el cielo nocturno, parece que puede ser más exacto decir, por ejemplo, "que casi todas (~4970/5000) de ellas son mucho más brillantes, etc.".

Como seguimiento a la nota de @honeste_vivere sobre el diagrama HR, nuestro sol realmente vive en medio de la ciudad promedio:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La imagen, de Wikipedia traza 22.000 estrellas. Cuando trazas la temperatura de una estrella frente al brillo, parece que siguen ciertos patrones.

Nuestra estrella se encuentra justo en el medio de la aburrida secuencia principal .

El diagrama anterior realmente NO es útil. Es enormemente poco representativo de las estrellas en una muestra de volumen limitado. Diagramas como el son por qué la gente piensa que el Sol es promedio.
@RobJeffries Entonces, si se agregaran las estrellas subrepresentadas, ¿cómo se movería el Sol en el diagrama?
@hyde Compárelo con el diagrama en mi respuesta. Es más un caso de estrellas luminosas que están masivamente sobrerrepresentadas.
@RobJeffries Genial, voté a favor de eso!
Sí, pero ¿no está el Sol "en el medio" más o menos por definición? La luminosidad se da en unidades de la luminosidad del Sol, centrada en el Sol. Los otros son un poco diferentes, pero todavía bastante centrados en el Sol, porque así es como construimos las escalas.
"Medio" de una escala logarítmica es una extraña noción de "medio".
@MartinArgerami Es bastante estándar cuando las cosas se distribuyen normalmente (como muchas cosas). Por ejemplo, en esta pregunta, las masas de las estrellas tienen una distribución logarítmica normal con un centro en el logaritmo (base 10) de masa igual a alrededor de -0,5. es decir, no centrado en el Sol, pero más cerca que si adoptara un eje lineal.
Puedo ver cómo una escala logarítmica puede desempeñar el papel de un promedio ponderado. Pero, per se, estar en el medio de la escala logarítmica en realidad no te dice nada. En cualquier caso, para mí, decir que 1 es el promedio de .1 y 10 no suena bien.

¿Por qué se llama al Sol una “estrella promedio”?

El sol es una estrella enana amarilla y las estrellas enanas son las más comunes en el universo. Técnicamente, el espectro del sol alcanza su punto máximo en el rango de luz verde, pero lo vemos efectivamente como blanco.

Me inclino a pensar que si un astrónomo o un físico le dijo que el sol era "promedio" es porque es parte de la línea de secuencia principal del diagrama de Hertzsprung-Russell (ver más abajo).

Diagrama de Hertzsprung-Russell

La mayoría de las estrellas de esta línea se clasifican como estrellas enanas .

...alrededor del 75% de las estrellas del universo son enanas rojas, que difieren mucho del sol.

No estoy seguro de que grandemente sea la mejor palabra. Sí, las enanas rojas son generalmente más frías, menos masivas y sus interiores están dominados por la convección, pero solo por su apariencia, sus diferencias no son tan grandes.

Intenté investigar un poco y descubrí que el sol es "promedio" si excluye todas las estrellas enanas de sus cálculos.

¿ Por todas las estrellas enanas te refieres a las enanas anaranjadas , amarillas, rojas , blancas y marrones , etc.? Si eliminas todos estos excepto el sol, entonces el sol sería extremadamente extraño.

¿Hay una buena razón por la que se hace esto?

No estoy seguro de lo que hizo exactamente, pero creo que puede haber entendido mal lo que significaba "promedio" (vea mis comentarios arriba).

¿Puede aclarar si las enanas amarillas o las enanas rojas son en realidad el tipo de estrella más común en el universo? Esta respuesta parece estar diciendo que ambos tipos son los más comunes.
@ToddWilcox: el 85% de todas las estrellas son enanas rojas . Sin embargo, si incluye todas las enanas , está incluyendo estrellas naranjas (K), rojas (M), amarillas (G), blancas y marrones (no de la secuencia principal). Esta clase más grande supera en gran medida a la clase de todas las estrellas gigantes, por lo que cuando honeste_vivere dijo "... y las enanas son las más comunes en el universo", tenía razón. No puedo encontrar un porcentaje de distribución solo para enanas amarillas (G).
Véase también Terminología enana .
@RossPresser Ah, leí mal la respuesta. Mi mente insertó la palabra "amarilla" y leí "... y las estrellas enanas amarillas son las más comunes...", lo que parecía contradecir el 75% de las estrellas que comienzan siendo enanas rojas. Solo mis ojos envejecidos me mienten de nuevo. Gracias por arreglar mi cerebro.

El Sol definitivamente NO es una estrella promedio, excepto que está en la secuencia principal que quema hidrógeno, donde ∼ 90 Se encuentra el % de estrellas en la población estelar local.

Se obtiene una apreciación mucho mejor de la "falta de promedio" del Sol observando un diagrama de Hertzsprung-Russell (luminosidad frente a temperatura efectiva o equivalente, magnitud absoluta frente a color) de estrellas en una muestra de volumen limitado alrededor del Sol. Esto es mucho más representativo de una población estelar que mirar una muestra de brillo limitado.

A continuación, muestro el diagrama de volumen limitado de color versus magnitud absoluta que derivé (ver Jeffries & Elliott 2003 , un artículo que se propone responder exactamente esta pregunta) de las 1000 estrellas más cercanas al Sol, tomado de Gliese & Jahreiss (1991) tercer catálogo de estrellas cercanas. He agregado tipos espectrales y muestro la ubicación del Sol en dicho diagrama. Debajo de eso, muestro un histograma de frecuencia de estrellas de secuencia principal (la llamada "función de luminosidad"), que muestra dónde se encuentra el Sol con respecto a la población local.

Puede ver a partir de esto que el Sol está en la banda de secuencia principal altamente poblada, pero en realidad es más luminoso (y más masivo) que el 88% de las estrellas en la secuencia principal. Una estrella mediana en la secuencia principal tiene una magnitud visual absoluta de ∼ 11 , es unas 100 veces menos luminosa que el Sol (300 veces más débil en términos de su magnitud visual absoluta) y tiene una masa de alrededor 0.3 METRO ⊙ . De hecho, incluso la muestra que muestro a continuación no está completa y, en las últimas dos décadas, se han encontrado aún más ejemplos de estrellas débiles y enanas marrones.

La razón por la que la gente piensa que el Sol es "promedio" se debe a diagramas como los de la página de wikipedia (como se ve en la respuesta de Ian Boyd). Esto combina los diagramas HR de la población local y con una muestra de magnitud limitada que enfatiza demasiado las poblaciones de estrellas de secuencia principal muy luminosas y gigantes rojas, que de hecho son muy raras.

Diagrama HR para estrellas cercanas

Histograma de estrellas en la secuencia principal

Compare el diagrama HR anterior con el siguiente, que se construye tomando paralajes de Hipparcos para todas las estrellas que se pueden ver a simple vista (aquellas con V < 6 ). El Sol estaría justo en la parte inferior de este diagrama: no hay estrellas "típicas" (modales) visibles a simple vista.

Diagrama HR para estrellas a simple vista

Otro punto importante es que muchas de nuestras unidades "astronómicas" se basan en nuestro propio Sol: 1 luminosidad solar, 1 masa solar, etc. Dado que muchos de esos gráficos son logarítmicos, tiene perfecto sentido poner 1 en el medio, lo que hace que Sun parezca ser el centro, porque eso es alrededor de lo que construimos esos gráficos: P
@Luaan ¿Qué unidades de temperatura se expresan en términos de unidades solares?
No dije que todos lo fueran :D De hecho, ni siquiera estoy diciendo que sus gráficos pongan a Sun "en el medio", más bien, los mismos "wikigráficos" que mencionó como causa de confusión.
¿He entendido bien: los dos primeros gráficos muestran que nuestro Sol tiene una magnitud absoluta mucho más alta que casi todas las estrellas locales? El último gráfico muestra que nuestro Sol, si se cambiara de posición con una de esas estrellas locales, ¿apenas estaría en la lista de estrellas visibles durante la noche? En otras palabras, no tiene sentido hablar de nuestro Sol como "promedio", ya sea que esté hablando del conjunto de estrellas locales o del conjunto de estrellas visibles durante la noche.
@pentane Lo tienes. El último gráfico muestra que quizás hay 20-30 estrellas a simple vista (de unas 5000) que son similares o menos luminosas que el Sol (alfa Cen A es la más brillante). La mayoría de las estrellas que vemos en el cielo nocturno están mucho más lejos (por lo que estamos muestreando un volumen mayor) que las estrellas del primer gráfico, y MUCHO más luminosas. El Sol no sería visible si estuviera más lejos de unos 20 parsecs.

Como mencioné en el primer comentario debajo de la pregunta original, el diagrama de Hertzsprung-Russell es probablemente la mejor medida individual de "promedio" si tiene que elegir solo una medida. Pero dado que parece haber muchas más respuestas y comentarios adicionales de los que supuse que se publicarían, permítanme agregar los siguientes comentarios que parecen haber sido pasados ​​por alto.

En términos de evolución estelar, la historia de vida completa de una estrella se puede predecir a partir de solo tres parámetros: su masa inicial, su composición química inicial y su momento angular inicial. Eso es todo. Entonces, si desea discutir cuantitativamente el "promedio", son estas tres cosas de las que debería hablar.

Pero dado que hay muchas relaciones, por ejemplo, la relación masa-luminosidad, puede reducir todo el lío al diagrama de Hertzsprung-Russell si no necesita ser demasiado cuantitativo.

Y también me gustaría señalar lo que parece ser un error bastante común en los comentarios anteriores de que el sol no tiene una "luminosidad promedio" porque hay muchas más estrellas que son menos luminosas. Eso es bastante cierto, pero lo que significa es que el sol no tiene una luminosidad >>mediana<<. Para >>promedio<<, querrás tomar la luminosidad total de la galaxia y dividirla por ∼ 2.5 × 10 11 (#estrellas en la vía láctea). Entonces, la producción de energía de la galaxia es ∼ 5 × 10 37 vatios , y la del sol es ∼ 3.85 × 10 26 vatios . Bastante cerca de la media.

No es un "error" cuando dices lo que estás haciendo. ¿De dónde sacaste tu número para la luminosidad de la Vía Láctea? No se puede medir. Sospecho que se calcula usando el número de estrellas, una función de masa asumida y una relación de masa a luminosidad. Por lo tanto, no son independientes y debe asegurarse de que sean consistentes. Por supuesto, es cierto que las estrellas de baja masa dominan los números, pero las estrellas más raras de alta masa y los gigantes dominan la luminosidad. Dividir uno por el otro produce algo más similar al Sol. continuación
Sin embargo, creo que ese número sigue siendo un poco más bajo que la luminosidad solar. Las proporciones estelares de masa a luz normalmente se cotizan alrededor de 1 en unidades solares. Como la estrella media tiene una masa mucho menor que el Sol, creo que esto significa que la luminosidad media es menor por un factor similar.
De hecho, la luminosidad media (media) está tan lejos de la luminosidad solar como la masa media (o mediana) está de la masa solar.
¿Por qué se llama al Sol una "estrella promedio"?
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