Fra lodne tåker til kompakte objekter
description
Transcript of Fra lodne tåker til kompakte objekter
Stjerneutvikling 1
Fra lodne tåker til kompakte objekter
Stjerneutvikling
Stjerneutvikling 2
Innhold• HR diagram• Stjerneutvikling• (Stjernehimmel)
Stjerneutvikling 3
Stjerner
• Styres av kampen mellom – Gravitasjonen som trekker innover– Trykk som presser utover
• Dannes av skyer av gass og støv som trekkes sammen av gravitasjon
• Holdes oppe av trykk fra gass og stråling
Stjerneutvikling 4
Tidlige stadier
Stjerneutvikling 5
Tidlige stadier
Stjerneutvikling 7
Kommende stjerner
Stjerneutvikling 8
Stjernefabrikk
Stjerneutvikling 9
Stjernedannelse og HR diagrammet
Kilde: Universe, Kaufmann
Stjerneutvikling 11
HovedseriestjernerL
umin
osite
t (L
)
106
102
1
10-2
10-4
104
Abs
olut
t m
agni
tude
-10
0
+5
+10
+15
-5
SpektralklasseO5 M8B0 F0A0 G0 K0 M0
Overflate temperatur (K)25 000 8000 6000 5000 4000 300010 000
Regulus
Sola
Barnards stjerne
VegaSirius A
Altair
Eksempler:–Sola
–Sirius A
–Vega
–Altair
–Regulus
Stjerneutvikling 12
Hovedserie stjerner
Stjerneutvikling 13
Prosessen som gir stjernene lys
• Stjernene lyser fordi de er varme• Stjernene er varme fordi de produserer
energi ved hjelp av fusjonsprosesser
Stjerneutvikling 14
Energiproduksjonen i hovedseriestjerner
• 4H He + energi
• m4H>mHe
• E=mc2
• Energien gir stjernene varme og skaper et strålingstrykk
Stjerneutvikling 15
Energiproduksjonen i hovedseriestjerner
• Proton-Proton prosessen (små til middels stjerner)
H2HeHeHe
HeHH
eHHH
11
42
32
32
32
11
21
21
11
11
energiHeH4 42
11
Stjerneutvikling 16
Energiproduksjonen i hovedseriestjerner
• CNO-prosessen (massive stjerner)
HeCHN
NO
OHN
NHC
CN
NHC
42
126
11
157
157
158
158
11
147
147
11
136
136
137
137
11
126
e
e
HeNHO
OF
FHO
OHN
42
147
11
178
178
179
179
11
168
168
11
157
e
Stjerneutvikling 17
Livet som hovedseriestjerne
Masse M
Overflate temperatur
K
Spektral klasse
Lystyrke L
Levetid 1 000 000 år
25 35 000 O 80 000 3
15 30 000 B 10 000 153 11 000 A 60 500
1,5 7 000 F 5 3 0001 6 000 G 1 10 000
0,75 5 000 K 0,5 15 000
0,50 4 000 M 0,03 200 000
Stjerneutvikling 18
Bevegelser i HR diagrammet
Stjerneutvikling 19
Etter hovedserien
Antares
Lum
inos
itet (
L)
106
102
1
10-2
10-4
104
Abs
olut
t mag
nitu
de
-10
0
+5
+10
+15
-5
SpektralklasseO5 M8B0 F0A0 G0 K0 M0
Overflate temperatur (K)25 000 8000 6000 5000 4000 300010 000
Procyon A
Aldebaran
MiraPollux
Rigel DenebBetelgeuse
ArcturusEksempler
–Aldebaran
–Rigel
–Betelgeuse
Stjerneutvikling 20
Simulering i HR diagrammet
Stjerneutvikling 21
To åpne stjernehoper
NGC 188
M67
Stjerneutvikling 22
Energiproduksjon etter hovedserien• Fusjon av H i skall utenfor kjerna, fusjon
av tyngre elementer i kjerna
• Heliumfusjon: Trippel CeH3 12
642
• Karbonfusjon
HeNeCC
nMgCC
HNaCC
42
2010
126
126
10
2312
126
126
11
2311
126
126
Stjerneutvikling 23
Gamle løk-stjerner
Jordas bane
C-O kjerneHe fusjonerende skallSovende H fusjonerende skall
Stjerneutvikling 24
Energiproduksjon i kjerneprosesser
Stjerneutvikling 25
Fusjon i skallHHe CNeOSi
Fe kjerne
Gamle løk-stjerner
Jupiters bane
Stjerneutvikling 26
Betelgeuse
Stjerneutvikling 27
De siste stadiene• Hvordan stjerner ”dør”
• Hvordan grunnstoffer tyngre enn jern dannes
• Og hvordan grunnstoffer kommer ut i verdensrommet
Stjerneutvikling 28
Middels massive stjerner
Stjerneutvikling 29
Planetarisk tåke
Stjerneutvikling 30
Etter planetarisk tåke
Stjerneutvikling 31
Hvite dvergstjerner
• Masse som sola, radius som jorda
• Lyser fordi den er varm, avkjøles gradvis
• Sentrum består av kompakt krystallisert karbon(kjerner)
• Holdes oppe av trykket fra elektronene
Stjerneutvikling 32
Hvite dvergstjernerL
umin
osite
t (L
)
106
102
1
10-2
10-4
104
Abs
olut
t m
agni
tude
-10
0
+5
+10
+15
-5
SpektralklasseO5 M8B0 F0A0 G0 K0 M0
Overflate temperatur (K)25 000 8000 6000 5000 4000 300010 000
Sirius B
Procyon B
Eksempler–Sirius B
–Procyon B
Stjerneutvikling 33
Hvite dvergstjerner
Stjerneutvikling 34
Solas skjebne• Som rød kjempe vil solas ytre lag være
omtrent like langt ute som jordbanen
• Sola vil etter en tid som rød kjempe, bli en hvit dverg.
Stjerneutvikling 35
Krabbetåka
• Stoff slynget ut under supernova observert i 1054
Stjerneutvikling 36
Supernova• Produserer grunnstoffer tyngre enn Fe• Bringer grunnstoffene tilbake til
verdensrommet
Stjerneutvikling 37
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra **
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf
Grunnstoffer oppsummering
Stjerneutvikling 38
Hyppigst forekommende grunnstoffer i jordskorpen
• Oksygen 48,3 (Vektprosent)
• Silisium 27,7• Aluminium 8,4• Jern 5,0• Kalsium 3,4• Magnesium 2,4• Natrium 2,2• Kalium 1,7• Titan 0,5• Hydrogen 0,1
Stjerneutvikling 39
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra **
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf
Hyppigst forekommende i jordskorpen
Stjerneutvikling 40
Essensielle grunnstoffer for planter• Makroelementer
– Nitrogen– Kalium– Kalsium– Magnesium– Fosfor– Svovel
• Mikroelementer (sporelementer)– Jern– Bor– mangan, – Sink– Kobber– Molybden – Klor– Nikkel
Oksygen, hydrogen og karbon tilføres i form av vann og karbondioksid
Stjerneutvikling 41
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra **
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf
Nødvendig for plantene
Stjerneutvikling 42
Etter supernova• Det meste eller hele stjerna slynges ut i
verdensrommet
• Rest etter supernova:– Nøytronstjerne– Sort hull
Stjerneutvikling 43
Nøytronstjerner• Mellom 1,4 og 3
solmasser
• Radius ca 30 km
• Består i all hovedsak av nøytroner
• Holdes oppe av trykket fra nøytronene
Stjerneutvikling 44
Sorte hull
• Gravitasjonen vinner• Ingen fast overflate
• Schwarzschild radius – avstanden hvor ikke engang lyset slipper unna
• Sorte hull kan sees via påvirkinger på stjerner og støv/gasskyer rundt – Røntgenstråling– Stjerners bevegelse
Stjerneutvikling 45
Cygnus X-1
Stjerneutvikling 46
Masse på tur inn i et sort hull
Stjerneutvikling 47
Galaksens sentrum
Animasjon: http://www.youtube.com/watch?v=duoHtJpo4GY
Stjerneutvikling 48
HestehodetåkaEmisjonståke
OriontåkaStjernefabrikk
BetelgeuseRød superkjempe
Til PleiadeneUng åpen stjernehop
Til SiriusHovedseriestjerne med hvit dverg i bane
RigelBlå superkjempe
Til ProcyonStjerne med hvit dverg i bane
Til Tyrens horn og KrabbetåkaSupernovarest med nøytronstjerne
3 OrionisHovedseriestjerne
Stjerneutvikling 49
Skumrings-trekanten
Cygnus X1Sort hull som spiser en stjerne
RingtåkaPlanetarisk tåke
Stjerneutvikling 50
Stjernehjul5
10
15
510
15
2025
510152025
5 10 15 2025
510
1520
255
1015
2025
510
1520
25
5 10 15 20 25
25
510
1520
510
1520
255
1015
2025
2025
510152025
KASIOPE
IA
KA
RLSVO
GN
A
PEG
ASU
SLILLE BJØRN
ORION
TYREN
ANDROMEDA
SKUMRINGS
TREKANTEN
Rigel
Betelgeuse
Sirius
Aldebaran
Regulus
Capella
Polstjerna
ArcturusSpica
Vega
Altair
Deneb
Procyon
LØV
EN
Ringtåka
Cygnus X-1
Krabbetåka
PLEIA
DENEHestehodetåka
Oriontåka