Eposode 140: From the center to the surface|Eposodio 140: Desde el centro hasta la superficie|Eposodio 140: Du centre à la surface|Eposodio 140: Dal centro alla superficie

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Comic Transcript

Panel 1.
Alkina: Hmmm… OK, so there is the force of gravity, which is constantly trying to collapse the star.

Panel 2.
Alkina: And then there is the pressure of the hot gases and radiation energy being produced by the fusion of lighter elements that keeps the star from collapsing.
Epo: Also known as hydrostatic equilibrium.

Panel 3.
Alkina: Isn’t it amazing that light created in the center of stars takes over a million years to reach the surface?
Epo: How is that relevant to our investigation?

Panel 4.
Alkina: It’s not. I just think it is a really cool fact.
Epo: If you say so. May I ask what ou are looking for?

Panel 5.
Alkina: I can’t figure out what I am missing.
Epo: I have and it’s not under there.

Panel 6.
Alkina: What is it, Epo?
Epo: This star is not quite a star.

What does it mean?

Hydrostatic equilibrium – Hydrostatic equilibrium in stars is the state in which the inward force of gravity is balanced by the outward force of the pressure inside the star, thus making the star stable against collapse or expansion. The pressure is due to the hot gas and the radiation, and each contributes different amounts to the total pressure depending on both the type of star and on what region of the star is being considered.

In human speak please!

A star is a ball of gas held together by the mutual gravitational attraction of all its constituent parts, and the more mass a star has, the higher its gravity. So why don’t stars just collapse into a tiny volume under the influence of all that gravity?

As Epo and Alkina discuss in this episode, the energy released during the fusion of light elements in the centers of stars creates pressure, and the pressure balances the inward force of the star’s gravity. This process is somewhat similar to a balloon, where the tension in the rubber of the balloon balances the pressure of the gas inside. If the pressure is increased or tension decreased, the balloon expands. If the pressure is decreased or tension increased, the balloon contracts. In stars, the role of tension is played by gravity.

Hot air balloonHeated air inside a hot air balloon keeps the envelope from collapsing in. Photo credit: Julian Colton, Wikimedia

An interesting fact discussed in this week’s episode is that it takes a photon (light particle) emitted at the center of a star more than a million years to reach the star’s surface and escape into space. Taking the Sun as an example, it has a radius of about 700,000 km, or about twice the distance from the Earth to the Moon. If you turn on a powerful flashlight pointed at the Moon, it would take the light just over 1 second to reach the Moon. How is it possible that it takes light in the Sun more than a million years to travel only twice that distance? We expect it to take only about two seconds.

The reason light takes so long to escape from a star is that the core of a star is opaque. A photon emitted at the center has only a very short distance to travel before it gets scattered by one of the many electrons zipping around in the core. Scattering sends the photon off in some random direction, even back towards the center of the star instead of outward. This process happens millions of times a second. Sometimes the photon moves outwards, sometimes it moves inwards, with the photons going nowhere fast. Since the photons are being created in the center of the star, there are more photons there than in the outer points of the star. This means that, on average, there are more photons scattered outward than inward, and the light slowly diffuses out toward the surface of the star – which is really not a surface at all, at least not in the way we generally think of a surface. Finally, a photon will be scattered outward to a place where the star becomes transparent. At that point the photon is free to travel outward, and it escapes the star. This surface, called the photosphere, is really just a region with very thin gas high in the star’s atmosphere; there is nearly no “there” there, but the values of temperature and density in the gas above the photosphere cause the star to be transparent.

Is that all?

Stars – Lots of information about lives of of stars.

Interior Structure of Stars – Find out more about how a star keeps itself from blowing up and collapsing in on itself.

From the center to the surface – How does energy get from the center of a star to the surface?

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¡Un episodio nuevo cada lunes!

Transcripción de Comic

Pánel 1.
Alkina: Mmm… Entonces, está la fuerza de gravedad que está constantemente tratando de colapsar la estrella.

Pánel 2.
Alkina: Y también está la presión del gas caliente y de la radiación que evita el colapso de la estrella.
Epo: También conocido como el equilibrio hidrostático.

Pánel 3.
Alkina: ¿No es increíble que la luz creada en el centro de las estrellas tarde más de un millón de años en llegar a la superficie?
Alkina: ¡Ay!
Epo: ¿Cómo es eso relevante a nuestra investigación?

Pánel 4.
Alkina: No lo es. Solo que creo que es información interestante.
Epo: Si tu lo dices. ¿Puedo preguntarte qué es lo que estás buscando?

Pánel 5.
Alkina: No sé que es lo que falta.
Epo: Yo sí sé y no está ahí.

Pánel 6.
Alkina: ¿Qué es, Epo?
Epo: Esa estrella no es exactamente una estrella.

¿Qué significa eso?

Equilibrio hidrostático – Es el estado en el cual la fuerza interna de gravedad es contrarrestada por la fuerza de presión dentro de la estrella; de tal forma que la estrella es estable y no se colapsa ni se expande. La presión se debe al gas caliente y a la radiación, y cada uno contribuye en diferentes cantidades a la presión total dependiendo del tipo de estrella y de la región dentro de la estrella que se esté considerando.

¡En nuestra lengua por favor!

Una estrella es una bola de gas mantenida unida por la atracción gravitacional mutua de todos sus componentes, y mientras más masa tenga una estrella, más alta es su gravedad. Así que, ¿por qué las estrellas no se colapsan hacia un pequeño volumen bajo la influencia de toda esa gravedad?

As Epo and Alkina discuss in this episode, the energy released during the fusion of light elements in the centers of stars creates pressure, and the pressure balances the inward force of the star’s gravity. This process is somewhat similar to a balloon, where the tension in the rubber of the balloon balances the pressure of the gas inside. If the pressure is increased or tension decreased, the balloon expands. If the pressure is decreased or tension increased, the balloon contracts. In stars, the role of tension is played by gravity.
Así como fue discutido por Epo y Alkina en este episodio, la energía liberada durante la fusión de los elementos ligeros en el centro de las estrellas crea una presión que a su vez contrarresta la fuerza hacia adentro debida a la gravedad de la estrella. Este proceso es similar al de un globo, donde la tensión de la goma equilibra la presión del gas en el interior. Si la presión incrementara o la tensión disminuyera, el globo se expandería. Si la presión disminuyera o la tensión incrementara, el globo se contraería. En las estrellas, el rol de la tensión es desempeñado por la gravedad.

Hot air balloonEl aire caliente dentro de un globo aerostático mantiene al material inflado y evita que se colapse. Crédito de la foto: Julian Colton, Wikimedia.

Un hecho interesante discutido en el episodio de esta semana es que un fotón (una partícula de luz) emitida en el centro de una estrella demora más de un millón de años en llegar a la superficie de la estrella y escapar hacia el espacio. Tomando al Sol como ejemplo, tiene un radio de aproximadamente 700,000 km o el doble de la distancia de la Tierra a la Luna. Si prendemos una linterna poderosa dirigida hacia la Luna, tomaría a la luz llegar hasta la Luna un poco más de 1 segundo. ¿Cómo es posible que la luz tome más de un millón de años en recorrer tan solo el doble de esa distancia? Sería razonable esperar que se tardara tan solo dos segundos en recorrerla.

La razón por la cual la luz toma tanto tiempo en escapar de una estrella es porque el centro de las estrellas es opaco. Un fotón emitido en el centro puede recorrer solo una distancia muy pequeña antes de ser dispersado por uno de muchos electrones que están moviéndose a alta velocidad dentro del núcleo de la estrella. Al ser dispersados, los fotones son enviados en direcciones aleatorias, incluso hacia el centro de la estrella en vez de hacia afuera. Este proceso ocurre millones de veces por segundo. A veces el fotón se mueve hacia afuera, a veces hacia adentro, de forma que los fotones no llegan muy lejos en poco tiempo. Debido a que los fotones son creados en el centro de la estrella, hay más fotones ahí que en las partes externas de la estrella. Esto significa que en promedio hay más fotones siendo dispersados hacia afuera que hacia adentro, y así que la luz se difumina lentamente hacia la superficie de la estrella, la cual no es una superficie como tal. Finalmente, un fotón es dispersado hacia afuera hasta un punto en el cual la estrella se vuelve transparente. Es entonces que el fotón es libre de viajar hacia el exterior, y escapa de la estrella. Esta superfice es conocida como la fotósfera, y es realmente una región elevada en la atmósfera de una estrella que contiene gas enrarecido; no hay un lugar específico formando la superficie, pero se debe a que los valores de temperatura y densidad del gas por encima de la fotósfera hacen que la estrella se vuelva transparente.

¿Eso es todo?

Stars – Esta página contiene mucha información (en inglés) sobre la vida de las estrellas.

Interior Structure of Stars – Aquí encontrarás más información sobre como una estrella evita explotar e implotar en sí misma.

From the center to the surface – Este sitio contiene información sobre como la energía es transmitida desde el centro de una estrella hasta su superficie.

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Nouvel épisode chaque lundi!

Transcription comique

Panel 1.
Alkina: Hmm…OK, il y a la force de gravité qui essaie constamment d’écraser l’étoile.

Panel 2.
Alkina: Et puis la pression des gaz chauds et de radiation produite par la fusion des éléments légers qui va empêcher l’écrasement.
Epo: Aussi connu sous le nom d’équilibre hydrostatique.

Panel 3.
Alkina: C’est surprenant que la lumière créée dans le centre d’une étoile mette plus d’un million d’années pour atteindre la surface. Aie!
Epo: Est-ce que ce que tu cherches a un rapport avec ce que j’ai dit?

Panel 4.
Alkina: Pas du tout. Je pense juste que c’est un fait étonnant.
Epo: Si tu le dis. Je peux te demander ce que tu cherches?

Panel 5.
Alkina: Je n’arrive pas à savoir ce qui manque.
Epo: Moi si…et ce n’est pas là-dessous.

Panel 6.
Alkina: Qu’est ce que c’est Epo?
Epo: Cette étoile n’est pas vraiment une étoile.

Qu’est ce que cela signifie?

Équilibre hydrostatique – l’équilibre hydrostatique d’une étoile est l’état atteint par un système lorsque la force de gravité pressant vers l’intérieur est équilibrée par la force de la pression intérieure de l’étoile. Cela rend l’étoile stable par rapport à un effondrement ou une expansion. La pression est due au gaz chaud et au rayonnement, et chacun contribue des quantités différentes à la pression totale en fonction à la fois du type d’étoile et de la région étudiée.

En langage courant!

Une étoile est une boule de gaz maintenue par l’attraction gravitationnelle mutuelle de tous les éléments qui la constitue. Plus la masse d’une étoile est grande, plus sa gravité est élevée. Alors pourquoi les étoiles ne s’effondrent-elles pas simplement en un volume minuscule sous l’influence de toute cette gravité?

Comme Epo et Alkina en discutent dans cet épisode, l’énergie libérée lors de la fusion des éléments légers dans le centre des étoiles crée une pression, et cette pression équilibre la force intérieure de la gravité de l’étoile. Ce procédé est à peu près semblable à un ballon, où la tension dans le caoutchouc du ballon équilibre la pression de l’intérieur du gaz. Si la pression augmente ou la tension diminue, le ballon se dilate. Si la pression diminue ou la tension augmente, le ballon se contracte. Dans les étoiles, le rôle de la tension est joué par la gravité.

Hot air balloonL’air chauffé dans une montgolfière empêche le tissu de s’effondrer. Crédit photo: Julien Colton, Wikimedia

Un fait intéressant mentionné dans l’épisode de cette semaine est qu’il faut à un photon (particule de lumière) émis au centre d’une étoile plus d’un million d’années pour atteindre la surface de l’étoile et s’évader dans l’espace. Prenant le Soleil comme exemple, il a un rayon d’environ 700.000 km, soit environ deux fois la distance de la Terre à la Lune. Si vous allumez une lampe de poche puissante pointé vers la Lune, il faudra à la lumière un peu plus de 1 seconde pour atteindre la Lune. Comment est-il possible qu’il faille à la lumière du Soleil plus d’un million d’années pour parcourir deux fois cette distance? Nous penserions plutot qu’il ne lui faudrait que deux secondes.

La raison pour laquelle il faut tellement de temps à la lumière pour s’échapper d’une étoile, est que le noyau de celle-ci est opaque. Un photon émis au centre ne dispose que d’une très courte distance avant d’être diffusé par l’un des nombreux électrons tournant rapidement dans le noyau. La diffusion envoie le photon dans n’importe quelle direction, même vers le centre de l’étoile au lieu de l’extérieur. Ce processus se produit des millions de fois par seconde. Avec des mouvements parfois vers l’extérieur, parfois vers l’intérieur, les photons ne vont nulle part tout en se déplaçant rapidement. Étant donné que les photons sont créés dans le centre de l’étoile, il ya plus de photons là que vers les points externes de l’étoile. Cela signifie qu’il y a en moyenne plus de photons diffusés vers l’extérieur que vers l’intérieur, ce qui explique la lente diffusion de la lumière vers la surface de l’étoile – qui n’est pas une surface à proprement parlé, pas rigide comme on le penserai. Finalement, un photon sera diffusé vers l’extérieur à un endroit où l’étoile devient transparente. À ce point, le photon est libre de se déplacer vers l’extérieur, et il s’échappe de l’étoile. Cette surface, appelée la photosphère, est en fait juste une région de gaz très mince dans la haute atmosphère de l’étoile. Les valeurs de température et de densité du gaz au-dessus de la photosphère font que l’étoile est transparente.

C’est tout?

Stars – Plein d’informations sur la vie des étoiles.

Interior Structure of Stars – En savoir plus sur la façon dont une étoile s’empêche d’exploser et de s’effondrer sur elle-même.

From the center to the surface – Comment l’énergie passe-t-elle du centre d’une étoile à sa surface?

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Un nuovo episodio ogni Lunedi!

Trascrizione del fumetto

Quadro 1.
Alkina: Hmmm … OK, quindi la forza di gravità tende a far collassare costantemente la stella.

Quadro 2.
Alkina: Poi vi è la pressione del gas caldo e la radiazione che evitano alla stella di collassare.
Epo: Questo fatto è noto come equilibrio idrostatico.

Quadro 3.
Alkina: Non è sorprendente che la luce creata nel centro di una stella impieghi oltre un milione di anni per raggiungere la superficie?
Alkina: Ouch!
Epo: Quanto è importante per la nostra indagine?

Quadro 4.
Alkina: Non lo è. Penso solo che è un fatto davvero forte.
Epo: Se lo dici tu. Posso chiedere che cosa stai cercando?

Quadro 5.
Alkina: Non riesco a capire cosa mi manca.
Epo: Lo so io e non è là.

Quadro 6.
Alkina: Che cosa c’è, Epo?
Epo: Questa stella non è esattamente una stella.

Cosa significa?

Equilibrio idrostatico – L’equilibrio idrostatico nelle stelle è lo stato in cui la forza di gravità, diretta verso l’interno, è bilanciata dalla forza, diretta verso l’esterno, dovuta alla pressione esistente all’interno della stella. La stella è pertanto in uno stato stabile. La pressione è dovuta al gas caldo e alla radiazione, che contribuiscono con quantità diverse alla pressione totale, a seconda del tipo di stella e della regione della stella che si considera.

Nella nostra lingua per favore!

Una stella è una sfera di gas, tenuta insieme dalla reciproca attrazione gravitazionale di tutte le sue parti costituenti. Più una stella ha massa, maggiore è la sua gravità. Allora, perché le stelle non collassano in un volume molto piccolo sotto l’influenza di questa grande forza di gravità?

Come discutono Epo e Alkina in questo episodio, l’energia rilasciata durante la fusione degli elementi leggeri, al centro delle stelle, crea una pressione (pressione di radiazione nucleare) che bilancia la forza di gravità diretta verso l’interno della stella. Questo processo è simile a un palloncino gonfiato, dove la tensione della gomma del palloncino equilibra la pressione del gas all’interno. Se la pressione viene aumentata o la tensione diminuita, il palloncino si espande. Se la pressione è diminuita o la tensione aumentata, il palloncino si contrae. Nelle stelle il ruolo della tensione è svolto dalla gravità.

Hot air balloonL’aria riscaldata all’interno di una mongolfiera le impedisce di collassare. Foto: Julian Colton, Wikimedia

Un fatto interessante discusso nella puntata di questa settimana è che un fotone (particella di luce) emesso al centro di una stella, impiega più di un milione di anni per raggiungerne la superficie e fuggire nello spazio. Prendiamo, come esempio, il Sole che ha un raggio di circa 700.000 km, ovvero circa il doppio della distanza dalla Terra alla Luna. Se puntiamo verso la Luna una torcia potente, la luce ci metterà poco più di 1 secondo per raggiungere la Luna. Com’è possibile che all’interno del sole la luce impieghi più di un milione di anni per percorrere una distanza che è all’incirca il doppio? Ci aspettiamo che impieghi circa due secondi.

La ragione per cui la luce impiega così tanto tempo per fuggire da una stella dipende dal fatto che il nucleo delle stelle è opaco. Un fotone emesso al centro può percorrere solo una breve distanza prima di venire diffuso da uno dei molti elettroni presenti nel nucleo. La diffusione (scattering) devia il fotone in una direzione casuale, anche verso il centro della stella, anziché verso l’esterno. Questo processo avviene milioni di volte al secondo. Poiché i fotoni vengono creati nel centro della stella, ci sono più fotoni all’interno che nelle zone esterne e in media, quindi, ci sono più fotoni diffusi verso l’esterno che verso l’interno. La luce si diffonde lentamente verso la superficie, che non è realmente una superficie, almeno non nel modo in cui in genere si pensa ad una superficie. Questa superficie, chiamata fotosfera, è in realtà uno strato molto sottile di gas nell’alta atmosfera della stella in cui i valori di temperatura e densità sono tali per cui il gas è trasparente ai fotoni. Non è possibile osservare la zona al di sotto della fotosfera e la radiazione percepita da un osservatore esterno è sostanzialmente quella prodotta dalla fotosfera stessa.

E’ tutto?

Stars – Molte informazioni sulla vita delle stelle.

Interior Structure of Stars – Per saperne di più su come una stella mantiene l’equilibrio idrostatico.

From the center to the surface – Come arriva l’energia dal centro di una stella alla sua superficie?

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2 Responses to “Eposode 140: From the center to the surface|Eposodio 140: Desde el centro hasta la superficie|Eposodio 140: Du centre à la surface|Eposodio 140: Dal centro alla superficie”

  1. Walabio Says:

    Maybe it will soon be a star. Perhaps it is a protostar. A T-Tauri seems probable.

  2. kamal Says:

    Good guess. However, this rabbit hole goes deeper.