La forma intuitiva de pensarlo es entender que hay múltiples cambios que, en esencia, se amplifican mutuamente. La amplificación en astronomía no es tan infrecuente. Explica por qué la gravedad puede hacer que los objetos masivos sean tan pequeños, porque a medida que el objeto masivo se hace más pequeño, la gravedad y el peso del objeto crecen exponencialmente. En cierto sentido, sucede lo contrario con un gigante rojo. La gravedad en la superficie disminuye lo suficiente como para que la estrella entre en una expansión de fuga.
La expansión de la estrella al final de su vida es exponencial. Es por eso que puede expandirse tanto.
Si el sol se duplicara pero su masa se mantuviera sin cambios. En este caso hipotético, la gravedad de la superficie del nuevo Sol se divide por 4. Su velocidad de escape se divide por la raíz cuadrada de 2, por lo que la capa externa tiene mucho menos peso, pero la velocidad de escape todavía la une a la estrella. En igualdad de condiciones, la expansión del sol debería hacer que se enfríe, pero utilizando la regla cuadrática media de la raíz para la velocidad térmica, si la temperatura se divide por 2, la velocidad de las moléculas de hidrógeno y helio se divide por la raíz cuadrada de 2.
En esta teoría, los átomos de hidrógeno en la superficie se mueven un poco más lentamente, pero con 1/4 de la gravedad, son más libres y pueden moverse más lejos de la estrella en función de su velocidad térmica.
Si seguimos expandiendo el sol, llega un punto en el que el hidrógeno externo queda increíblemente unido. En tamaño gigante rojo, digamos, 1 UA en radio o 215 radios solares actuales, la gravedad es unas 46,000 veces más baja y el hidrógeno en la superficie solo experimenta 0.006 m / s ^ 2 de aceleración gravitacional, pero esas mismas moléculas de hidrógeno en gigante rojo temperatura (unos 3.000 grados K), se mueven unos 5,5 km / s. Pueden volar lejos de la superficie durante más de un millón de km basándose solo en su energía térmica, en comparación con aproximadamente 100 km en la superficie del sol actualmente (basado en poco menos de 8 km / s).
En ambos casos, la capa externa de hidrógeno y helio está en equilibrio, es solo que la gravedad y el tamaño gigante rojo son tan inferiores que con el gigante rojo, el equilibrio es un gas muy flojo muy poco unido. Pero esa es solo una parte de la razón.
Considere qué más sucede a medida que el sol envejece.
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El núcleo, donde ocurre la fusión, es una región relativamente pequeña en el centro. Envuelto alrededor del núcleo está la zona radiactiva y la zona conductora. que ayudan a mantener el calor de la fusión atrapado dentro del sol. Como resultado, con el tiempo, el interior del sol se calienta más y a medida que se calienta más, el núcleo se agranda y abarca cada vez más la zona radiactiva.
Si pensamos en la zona radiactiva como una especie de manta que atrapa el calor dentro del sol, a medida que el núcleo se hace más grande y más masivo, la zona radiactiva se estira y pierde masa en el núcleo, por lo que se vuelve más delgada de dos maneras. Si el tamaño del núcleo se duplica, los fotones del núcleo deben viajar a través de 1/4 de la cantidad de moléculas. A medida que el sol envejece lo suficiente y la mayor parte de la fusión ocurre en el borde exterior del núcleo, hay una cantidad significativamente menor de una manta para mantener el calor atrapado. No es tanto que se esté creando más energía, es que esa energía tiene una camino más fácil a la región exterior del sol. Entonces tiene un efecto de amplificación, a medida que el sol se hace más grande, la gravedad de la superficie cae por el cuadrado del radio y el calor interno tiene menos material que atravesar para llegar a las capas externas,
El colapso interno del núcleo también puede desempeñar un papel. Incluso cuando el núcleo interno se queda sin hidrógeno para fusionarse y comienza a colapsar, el acto de colapsar genera un calor significativo.
No estoy seguro de que eso esté claro, pero ese es mi intento de explicar lo que sucede intuitivamente.