Astrofysica. Ontstaan En Levensloop Van Sterren

Transcriptie

1 Astrofysica Ontstaan En Levensloop Van Sterren 1

2 Astrofysica 9 avonden Deeltjestheorie als rode draad Energie van sterren Helderheden Straling en spectrografie HR diagram Diameters en massa 2

3 Astrofysica Relatie massa en lichtkracht Sterpopulaties Onstaan van sterren Levensstadia Variabelen Eindfasen van de sterevolutie 3

4 Stervorming Gravitationele krachten in H2 gebieden Protostellaire objecten ontstaan door: Dalende potentiele energie en stijgende kinetische energie Verdichting kern, verhoging temperatuur en druk 4

5 Protosterren Verraden zich door jets Omzichtbaar door accretieschijf Accretieschijf bevat planeetmateriaal 5

6 protosterren Sterren ontstaan in de omgeving van sterren Bij voldoende druk, massa, temperatuur en stabiliteit (dus niet zoals hier op de foto) onstaat er kernfusie Druk = diameter x gravitatieversnelling Temperatuur is recht evenredig met de druk 6

7 Protosterren Voor onze zon geldt: P=7x10 5 x100 x 1,4x20 = 2x10 9 atm Bethe, Weizsacker, Gamow en Teller bewijzen dat bij deze druk de temperatuur hoog genoeg is om kernfusie te laten ontstaan.. A STAR IS BORN 7

8 A star is born Een ster betekend KERNFUSIE Kernfusie is samensmelten van kernen Bijv: 4H 1 He 4 + 2ß + + 2ν + 3γ De kernkrachten moeten de coulombkrachten overwinnen F coulomb = γ x e 1 x e 2 / r 2 Temperatuur voor 100% samensmelting is 10 8 o K 8

9 A Star Is Born Echter de temperatuur in de kern is 18 x 10 6 o K. Fusie vindt dus niet constant plaats maar af en toe bij botsingen (net iets meer druk en temperatuur). De verdeling van moleculaire snelheden kan precies worden berekend voor een bepaalde temperatuur. Dit noemt men de Maxwell-Boltzmann distributie of snelheidsverdeling. Fusie vindt plaats in de staart van de Maxwellse snelheidsverdeling. 9

10 Maxwell 1 10

11 Maxwell 2 11

12 Kernfusie 1 Fusie vindt plaats met de proton-proton cyclus de triple alpha cyclus en de CNO cyclus. Bij sterren is aan het spectrum fusie aan te tonen. Bij zeer jonge sterren (door de bedekking van de bokglobule) is niets te zien. 12

13 Kernfusie 2 Is de ster zichtbaar dan kan een spectrum worden gemaakt zoals onderstaande (oudste) spectrum van de zon. 13

14 Kernfusie 3 Lijnen van waterstof in een spectrum Lijnen van helium in een spectrum Lijnen van koolstof in een spectrum 14

15 Kernfusie 4 De P-P Cyclus 15

16 Kernfusie 5 De P-P Cyclus 16

17 Kernfusie 6 97% van heliumvorming door P-P cycli. Per seconde verwerkt de zon kg waterstof en verliest uiteindelijk kg waterstof. E=MC 2 E= 4x10 26 joules. 17

18 Kernfusie 7 De CNO Cyclus 18

19 Kernfusie 8 Relatie temperatuur en fusiecyclus P-P CNO 3α

20 Sterhelderheden Fysiek en visueel Magnituden 5 magnituden is factor 100 m 5 =100 5V 100=2,512 5log m=2 log m=0,4 m=

21 Sterhelderheden 2 Schijnbare helderheden Poolster +2,2 Sirius +1,6 Maan 12,7 Zon 26,7 (helderste object) Zwakste sterren +32 Atmosfeer

22 Sterhelderheden 3 Een ster is nauwkeurig te meten met een correctiemethode. Nodig om Alle golflengten eerlijk hun invloed te laten uitoefenen De Bolometrische correctie BC=m b -m v 22

23 Sterhelderheden 4 Blauwe ster (heet) Gele ster Rode ster Oog 23

24 Temperaturen 1 Sterren stralen als een Zwart lichaam, energie is functie van de temperatuur. Licht wordt uitgestraald volgens de Planckse krommen. De maximale energie verschuift naar het violet bij een toenemende temperatuur volgens de verschuivingswet van Wien. 24

25 Temperaturen 2 Verschuivingswet van Wien 25

26 Temperaturen 3 De pieken van de energie verschuiven van golflengte omgekeerd evenredig aan de temperatuur (de wet van Wien) λ max x T = b b = 2, mk De energie die een ster uitzendt is recht evenredig tot het kwadraat van de diameter vermenigvuldigd met de vierde macht van de temperatuur 26

27 Wat zegt U!!!!!! Temperaturen 4 Dus F = 4πR 2.T 4.σ σ (sigma)= Dit is de wet van Stephan Boltzmann 27

28 Temperaturen 5 De op aarde (of een ander object) ontvangen energie is nu te berekenen met: I = D 2.T 4.σ / A 2 I = ontvangen straling A 2 = afstand tussen de objecten Hieruit te berekenen is de zonneconstante per m joule/s.m 2 28

29 Temperaturen 6 De golflengte is gelijk aan de lichtsnelheid gedeeld door de frequentie (denk aan radiozenders 1007Khz ~ 298 m) Volgens Wien λ max = T / b Uit bovenstaande volgt: f max = c.t/b = w.t f is golflengte c is lichtsnelheid b is constante w is nieuwe constante Ofwel 29

30 Temperaturen 7 De golflengte waar een ster haar maximale energie uitzendt is recht evenredig aan de temperatuur Planck vond dat alle energie in een golfkarakter wordt uitgezonden in een kurve die uit allemaal hele kleine sprongetjes bestaat (quanta) ΔE = hf =mc 2 h is de constante van Planck 6, Js 30

31 Straling En Spectroscopie Bohr stelde vast dat de sprongetjes veroorzaakt werden door electronen die naar een andere baan rond de kern sprongen en daarbij energie vrijgaven. Nu noemen we dit emissie energie in tegenstelling tot electronen die naar een baan van hogere energie gaan, dat zijn de absorptie sprongen. 31

32 Straling En Spectroscopie 2 32

33 33

34 34

35 35