Inleiding Astrofysica College 8 9 november Ignas Snellen

Transcriptie

1 Inleiding Astrofysica College 8 9 november Ignas Snellen

2 De chemische verrijking van het heelal o In het begin bestaat het heelal alleen uit waterstof, helium, en een beetje lithium o Alle andere chemische elementen worden gevormd in het binnenste van sterren: koolstof, zuurstof, neon, etc., tot ijzer (in de zwaarste sterren). o Deze komen vrij tijdens supernova explosies o Zwaardere elementen worden gemaakt tijdens de supernova s Relatieve abundanties veroorzaakt door processen in sterkernen Al het ijzer komt uit zware sterkern!

3 Stervorming

4 Stervorming - het interstellaire medium Extreme condities - Lage dichtheden - Lage temperaturen

5 Hoe maak ik een ster?

6 Hoe maak je een ster? Neem een gaswolk met dichtheid ρ, massa per deeltje µ, temperatuur T Gaswolk trekt samen op karakteristieke lengteschaal, de Jeans-lengte, als zwaartekrachtsenergie > kinetische energie E kin = 3 2 M µ kt = πr 3 ρ kt µ E grav = 3 5 GM 2 R = 3 5 G( 4 3 πr 3 ρ) 2 R R Jeans kt Gµρ

7 Hoe maak je een ster? Wat is de karakteristieke massa van zo n gasbol? M Jeans = 4 3 π(r Jeans )3 ρ (kt)3 / 2 (Gµ) 3 / 2 ρ 1/ 2 Wat is de typische tijdschaal van samentrekking? Heel ruwe schatting (versnelling, a = constant) a = GM R J 2 R J = 1 2 at 2 = G 4 3 πr J R J 2 3 ρ t = G 4 3 πr J ρ 1 Gρ

8 Hoe maak je een ster? Typische waardes invullen. Gaswolk dichtheid: 10 8 atomen per cm 3 Temperatuur: 150 K M jeans = 15 M sun, R jeans = 0.2 pc, t collapse = 100,000 jaar Wanneer de wolk samentrekt, gaat de dichtheid omhoog met R 3. Dit betekent dat de Jeans-lengte sneller kleiner wordt dan de wolk zelf! de wolk fragmenteert!

9 Hoe maak je een ster? In de laatste fase van de samentrekking wordt de dichtheid zo hoog dat onderlinge atomen gaan botsen. Nu wordt de gravitatie-energie omgezet in druk en temperatuurstijging o Een protoster is geboren: gaat stralen als zwartlichaamstraler o Balans tussen druk en zwaartekracht o Geen nucleaire reacties! ster krimpt langzaam (energie van zwaartekracht) o Tijdschaal: 10 miljoen jaar Uit schijf ontstaan planeten

10 Ster en planeetvorming: belangrijk onderwerp voor onderzoek

11 HL Tau met ALMA

12 De melkweg

13 De melkweg Anaxagoras ( BC) en Democritus ( BC): Melkweg bestaat uit verwegstaande sterren Galilei (1610): eerste waarnemingen sterren! Bijv. Immanuel Kant (1755): de melkweg is misschien een roterend eiland-universum? Bijv. Jacobus Kapteyn: kaart van de melkweg

14 De melkweg 1920: great debate (Curtis & Shapley): zijn spiraalnevels andere melkwegstelsels? Wat is de positie van de zon in de Melkweg? Edwin Hubble: Metingen aan Cepheiden! de melkweg is een eiland van sterren, en er zijn vele andere eilanden. De andromeda-nevel een melkwegstelsel op parsec

15 De melkweg Kapteyn had geen rekening gehouden met stof-absorptie.

16 Bolvormige sterrenhopen

17

18

19

20

21 Bolvormige sterrenhopen Draaien als satellieten om de melkweg 150 bekend Sferisch, (half-licht straal ~10 pc) Honderdduizenden sterren Oud! Gigajaar! Nauwelijks metalen (geen planeten!) Veel exotische objecten intermediate mass zwart gat in centrum?

22 Open sterrenhopen Groep van tot een paar duizend sterren, gevormd uit dezelfde moleculaire wolk. De melkweg heeft duizend(en) open sterrenhopen in spiraalarmen Niet sterk gebonden (zwaartekracht). Ontsnappingssnelheid kleiner dan gemiddelde snelheid van de sterren Jongste clusters hebben nog restanten van moleculaire wolk. Metaalrijke sterren Kunnen honderd(en) miljoenen jaren als cluster blijven bestaan. Eindigen als ster-stroom na getijdeinteractie met andere moleculaire wolken.

23 Leeftijdschatting dmv HR-diagram

24 HR diagram kan gebruikt worden om afstand te schatten: Main-sequence fitting

25 Perspectief van sterbewegingen: Doppler-effect + hoekbeweging! afstand! Hyades 47 pc

26 Populatie-I sterren: jonge metaalrijke sterren in de melkweg-schijf (disk) open clusters Populatie-II sterren: oude, metaalarme sterren in bolvormige sterrenhopen, halo Populatie-III sterren: hypothetische, eerste-generatie sterren metaalloos.

27 De Oort-constanten: structuur van de melkweg Oort (1927): bewegingen van sterren in de omgeving van de zon laten draaiing van de melkweg zien.

28 De Oort-constanten: structuur van de melkweg Oort (1927): bewegingen van sterren in de omgeving van de zon laten draaiing van de melkweg zien. Starre rotatie V(r)= K rotatie

29 De Oort-constanten: structuur van de melkweg Oort (1927): bewegingen van sterren in de omgeving van de zon laten draaiing van de melkweg zien. V(r)= K rotatie Beweging tov de zon.

30 De Oort-constanten: structuur van de melkweg Oort (1927): bewegingen van sterren in de omgeving van de zon laten draaiing van de melkweg zien. Beweging tov de zon. De Oort constanten Belang: meting aan lokale sterren verraadt globale eigenschappen van de melkweg!