De Lijken van Sterren
description
Transcript of De Lijken van Sterren
![Page 2: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/2.jpg)
Kern evolutie
Maar wat gebeurt er in de kern van de ster?
He-fusie is afgelopen en de kern zakt in om tot C fusie te komen. Maar…
De kern raakt gedegenereerd
![Page 3: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/3.jpg)
Fermionen en bosonen
Alle deeltjes kunnen ingedeeld worden in fermionen of bosonen
Fermionen: alle ‘normale’ deeltjes: electronen, protonen, neutronen
Bosonen: alle krachtendragers: fotonen, W en Z deeltjes, graviton
![Page 4: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/4.jpg)
Werner Heisenberg
‘Éen deeltje kan niet oneindiggoed bepaalde plaats en snelheid hebben’
Δx Δp > ћ3
Heisenberg relatie
![Page 5: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/5.jpg)
Wolfgang Pauli
‘ Twee fermionen kunnen nietprecies dezelfde quantum toestandhebben.’
Pauli Principe
Quantum toestand: dezelfde plaats, impuls en spin.
![Page 6: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/6.jpg)
De dichtheid in een koelende kern loopt zohoog op dat electronen als eerste last krijgenvan Heisenberg en Pauli principes:
De deeltjes zitten zo dicht bij elkaar dat hunimpuls omhoog moet…
De electronen druk
![Page 7: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/7.jpg)
Meer impuls = meer druk.
Electronen leveren een druk op die de zwaartekracht weerstaat.
Pelectron
De ster is ´gedegenereerd´
Gedegenereerde materie
![Page 8: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/8.jpg)
• Druk hangt niet van de temperatuur af.
• Hoe hoger de massa (= zwaartekracht), hoe kleiner de ster
Eigenschappen Gedegenereerde materie
![Page 9: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/9.jpg)
Fermionen en bosonen
![Page 10: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/10.jpg)
In de kern
Dichtheid is zover opgelopen dat de druk door electronendruk wordt opgewekt.
De kern stopt met samentrekken en straaltaanwezige energie nog slechts uit…
![Page 11: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/11.jpg)
Amerikaanse lenzenslijperAlvan Graham Clark
![Page 12: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/12.jpg)
Witte dwergen
![Page 13: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/13.jpg)
Witte dwergen
Rwd ~ Raarde
Mwd ~ 0.6 Mzon
Dwz: ρwd ≈ 200 000 ρaarde !!!
![Page 14: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/14.jpg)
Dichtheid van rots
ρaarde ~ 5 gr/cm3 dwz:
ρwd ~ 1 miljoen gr/cm3 ~ 1000 kg/cm3
![Page 15: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/15.jpg)
Dichtheid van witte dwerg
![Page 16: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/16.jpg)
Scheiding elementen
In een koelende witte dwerg zakken de zwaarste elementen naar de bodem.
bv Ne neer He op
![Page 17: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/17.jpg)
Kristallisatie
Als temperatuur genoeg afkoelt kan kristallisatie optreden.
![Page 18: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/18.jpg)
Koele dwergen
Witte dwergen koelen slechts heel langzaamdoor thermische energie uit te stralen.
![Page 19: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/19.jpg)
Chandrasekhar Massa
Hoe zwaarder een witte dwerg, hoe kleiner hij moet zijn.
1.2 Mzon
0.6 Mzon
Gedegenereerde druk moet hoger worden om zwaartekracht te weerstaan
![Page 20: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/20.jpg)
Chandrasekhar Massa
Hoe zwaarder een witte dwerg, hoe kleiner hij moet zijn, en hoe hoger de gedegenereerde druk.
pfermi
Maxwell
gedegenereerd
impuls
N(p)
pfermi = me v, maar me is vast. Dus als pfermi omhoog moet als M omhooggaat, moet dus v omhoog gaan.
En dat gaat fout…
![Page 21: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/21.jpg)
Chandrasekhar Massa
Er is een maximum massa aaneen witte dwerg: daar waar de snelheid v ~c
Deze massa is 1.4 Mzon:
De Chandrasekhar massa.
En als een witte dwerg zwaarder wordt dan dat?
![Page 22: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/22.jpg)
Een neutronen ster
Verdere ineenstorting is een mogelijkheid (ontploffen ook…)
Tijdens verhoging van dichtheid treedt een beta-verval reactie op:
p+ → n + e+ + ν
De protonen in de witte dwerg worden omgezet in neutronen.
Gelukkig zijn neutronen ook fermionen: door degeneratie kunnen zeeen druk op leveren.
![Page 23: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/23.jpg)
Een neutronen ster
M~1.4 Mzon
R ~ 10 km.
![Page 24: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/24.jpg)
Een neutronen ster
Een opsomming van extremiteiten
• Dichtheid :6 miljard mensen in een suikerklontje : (> nucleaire dichtheden)
• Magneetveld : 104 - 1010 Tesla
• Rotatieperiode : 1 – 10-3 seconde
• Ontsnappings snelheid: 0.5 x c
![Page 25: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/25.jpg)
Radio pulsars
Jocelyn Bell
Anthony Hewish
![Page 26: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/26.jpg)
Radio pulsars
Eerste pulsar van Bell & Hewish
![Page 27: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/27.jpg)
Radio pulsars
Spinnende neutronen sterren
pulsar 1 pulsar 2 pulsar 3
![Page 28: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/28.jpg)
Radio pulsars
![Page 29: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/29.jpg)
De Schwarzschild straal
Elk object heeft een ‘Schwarzschild straal’:
Bij welke straal wordt de ontsnappings-snelheidgroter dan de lichtsnelheid?
vesc = (2GM/R)1/2,
Stel vesc = c, en Rschw = 2GM/c2
![Page 30: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/30.jpg)
De Schwarzschild straal
Voor 1 Mzon: Rschw = 2.9 km.
Voor de Zon ligt dit dus ver binnen de straal van de Zon.
Maar voor een neutronen ster ligt dit anders:
![Page 31: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/31.jpg)
De Schwarzschild straal
![Page 32: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/32.jpg)
Een zwart gat
Als de massa van een neutronen ster groter wordt dat de kanonieke 1.4 Mzon, gaat de straal naar beneden.
Stel dit gaat als M-1: 1 Mzon levert 2.9 km Rschw
Neutronen ster is 1.4 Mzon : Rschw = 4.0 km, en straal RNS = 10 km
Als MBH = 3 Mzon, Rschw = 8.7 km, en R`NS’ = 5 km.
De straal wordt kleiner dan de Schwarzschild straal. En er kan dus niets meer uit de `ster’ ontsnappen: een zwart gat.
![Page 33: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/33.jpg)
Een zwart gat Wanneer en of een zwart gat vormt zegt niets over de massawaarbij ze kunnen bestaan.
Een zwart gat kan alle mogelijke massa’s hebben.
Stellaire zwarte gaten moeten een massa hebben van >3 Mzon.
Dit hangt echter van de fysica in een neutronen ster af.
Belangrijk: bepaling van massa en straal van neutronenster
![Page 34: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/34.jpg)
Vorming van zwarte gaten
Een zwart gat wordt gevormd als een superzware ster aan het einde van zijn leven komt en in de supernova explosie de proto-neutronenster te zwaar wordt en implodeert als zwart gat.
Deze supernova explosies worden nu geassocieerd met gamma-flitsers (gamma-ray bursts). collapsar model
![Page 35: De Lijken van Sterren](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022081520/56814e8f550346895dbc35c9/html5/thumbnails/35.jpg)
Dubbelsterren!
Het bepalen van massa’s en stralen van sterren vindt bijna altijdplaats in Dubbelsterren!