Fra lodne tåker til kompakte objekter

Presentasjon om: "Fra lodne tåker til kompakte objekter"— Utskrift av presentasjonen:

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 Hestehodetåka i Orion, er en del av en molekylær sky
Den røde gløden kommer fra hydrogengass bak tåka, ionisert av stråling fra stjerna Sigma Orionis, nederste beltestjerne. Stjerner er under dannelse i nedkanten av tåka. Hestehodetåka er omtrent 1500 ly borte. Bildet er tatt med 0.9-meter teleskopet på Kitt Peak National Observatory. Credit: FORS Team, 8.2-meter VLT Antu, ESO Mørk molekylær sky i Ophiuchus (Barnard 68). Skyen er rundt 500 ly unna, og et halvt lysår i diameter. Stjerneutvikling

5 Tidlige stadier Thackeray's Globules Credit: Hubble Heritage Team (STScI/AURA), Stjerneformeringsområde i Centaurus, ly borte, med globuler. Kan bli nye stjerner – om ikke stålingen fra unge nære stjerner rekker å fordampe dem før dette. Den største inneholder masse tilsvarende 15 solmasser. Proplyds: Infant Solar Systems? (Hubble ST) Credit: C.R. O'Dell (Rice U.), NASA, Nærbilde av Oriontåka, med "proplyds”, skyer rundt unge stjerner, som kan bli planetsystemer. Bildet er ca 0,14 lysår bredt. Of the five stars in this field which spans about 0.14 light years, four appear to have associated proplyds - three bright ones and one dark one seen in silhouette against the bright nebula. A more complete survey of 110 stars in the region found 56 with proplyds. If extra-solar planetary systems are common place, are there extra-terrestrial civilizations out there as well? Stjerneutvikling

6 Stjernefabrikker Oriontåka – i samme spiralarm som Sola, ly borte Stjerneutvikling

7 Kommende stjerner Credit: C. R. O'Dell and S. K. Wong (Rice U.), WFPC2, HST, NASA, Explanation: How do planets form? Astronomers are finding out by studying one of the most interesting of all astronomical nebulae known, the Great Nebula in Orion. Insets to above mosaic show several planetary systems in formation. The bottom left insert shows the relative size of our own Solar System. The Orion Nebula contains many stellar nurseries. These nurseries contain hydrogen gas, hot young stars, proplyds, and stellar jets spewing material at high speeds. Much of the filamentary structure visible in this image are actually shock waves - fronts where fast moving material encounters slow moving gas. Some shock waves are visible near one of the bright stars in the lower left of the picture. The Orion Nebula is located in the same spiral arm of our Galaxy as is our Sun. Stjerneutvikling

8 Stjernefabrikk Rosettetåka
The Rosette Nebula Credit & Copyright: Robert Gendler emission nebula. Inside the nebula lies an open cluster of bright young stars designated NGC These stars formed about four million years ago from the nebular material and their stellar winds are clearing a hole in the nebula's center, insulated by a layer of dust and hot gas. Ultraviolet light from the hot cluster stars causes the surrounding nebula to glow. The Rosette Nebula spans about 100 light-years across, lies about 5000 light-years away, and can be seen with a small telescope towards the constellation of Monoceros. Stjerneutvikling

9 Stjernedannelse og HR diagrammet
Kilde: Universe, Kaufmann Stjerneutvikling

10 Unge stjerner Strålingstrykk fra lyset fra den nye stjerna, rydder opp i området rundt stjerna, de delene av gasskyen som ikke er blitt til stjerna eller isklumper/planeter, blåses bort. Credit & Copyright: Dean Jacobsen Explanation: NGC 1977, NGC 1975, og NGC 1973 i Orion, ly unna. Pleiadene 110 pc, 360 ly unna. (Hyadene er 150 ly borte) Stjerneutvikling

11 Hovedseriestjerner Eksempler: Sola Sirius A Vega Altair Regulus
Luminositet (L) 106 102 1 10-2 10-4 104 Absolutt magnitude -10 +5 +10 +15 -5 Spektralklasse O5 M8 B0 F0 A0 G0 K0 M0 Overflate temperatur (K) 25 000 8000 6000 5000 4000 3000 10 000 Regulus Sola Barnards stjerne Vega Sirius A Altair Eksempler: Sola Sirius A Vega Altair Regulus Stjerneutvikling

12 Hovedserie stjerner E=mc2 stemmer ikke helt. Noe av masseforskjellen er gått med til å lage positroner og nøytrinoer. 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=Dmc2 Energien gir stjernene varme og skaper et strålingstrykk Stjerneutvikling

15 Energiproduksjonen i hovedseriestjerner
Proton-Proton prosessen (små til middels stjerner) Oppsummert prosess og prosessen mer i detalj Sjekk: Stjerneutvikling

16 Energiproduksjonen i hovedseriestjerner
CNO-prosessen (massive stjerner) Stjerneutvikling

17 Livet som hovedseriestjerne
Masse M Overflate temperatur K Spektral klasse Lystyrke L Levetid år 25 35 000 O 80 000 3 15 30 000 B 10 000 11 000 A 60 500 1,5 7 000 F 5 3 000 1 6 000 G 0,75 5 000 K 0,5 15 000 0,50 4 000 M 0,03 Stjerneutvikling

18 Bevegelser i HR diagrammet
Stjerneutvikling

19 Etter hovedserien Eksempler Aldebaran Rigel Betelgeuse
Overflate temperatur (K) 25 000 8000 6000 5000 4000 3000 10 000 Luminositet (L) 106 102 1 10-2 10-4 104 Absolutt magnitude -10 +5 +10 +15 -5 Deneb Rigel Betelgeuse Antares Eksempler Aldebaran Rigel Betelgeuse Aldebaran Arcturus Mira Pollux Procyon A Avhengig av stjernas størrelse fortsetter runddansen videre med fusjon av C til Ne Ne til O O til Si Si … … til Fe O5 B0 A0 F0 G0 K0 M0 M8 Spektralklasse Stjerneutvikling

20 Simulering i HR diagrammet
Stjerneutvikling

21 To åpne stjernehoper M67 NGC 188 Stjerner i samme gruppe er i samme utviklingsstadium Ved å sammenlikne HRdiagrammet for ulike stjernehoper, har astronomene kommet fram til teoriene for stjerneutvikling Stjerneutvikling

22 Energiproduksjon etter hovedserien
Fusjon av H i skall utenfor kjerna, fusjon av tyngre elementer i kjerna Heliumfusjon: Trippel a Karbonfusjon Stjerneutvikling

23 Gamle løk-stjerner C-O kjerne He fusjonerende skall
Sovende H fusjonerende skall AGB stjerne, mindre enn rød kjempe 300 millioner kilometer i diameter Jordas bane Stjerneutvikling

24 Energiproduksjon i kjerneprosesser
Fra Stjerneutvikling

25 Gamle løk-stjerner Fusjon i skall H He C Ne O Si Fe kjerne
AGB stjerne, mindre enn rød kjempe 1,6 millarder kilometer i diameter 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
Utstøting av planetarisk tåke Stjerneutvikling

29 Planetarisk tåke De ytre lagene av stjerna blåses ut i verdensrommet av økt strålingstrykk i forbindelse med helium skall-flash. Diameter typisk 1 ly Senterstjerna: sentrum av mor-stjerna, overflatetemperatur K Stjerneutvikling

30 Etter planetarisk tåke
NB! Kaldeste hvite dverg! 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 Gravitasjonen blir balansert av trykket mellom elektronene i elektronskyen. Stort ”atom” Stjerneutvikling

32 Hvite dvergstjerner Eksempler Sirius B Procyon B M maks 1,4 solmasser
Luminositet (L) 106 102 1 10-2 10-4 104 Absolutt magnitude -10 +5 +10 +15 -5 Spektralklasse O5 M8 B0 F0 A0 G0 K0 M0 Overflate temperatur (K) 25 000 8000 6000 5000 4000 3000 10 000 Sirius B Procyon B Eksempler Sirius B Procyon B M maks 1,4 solmasser Stjerneutvikling

33 Hvite dvergstjerner Sirius A og B ( Kulehop 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. Bilde fra Wikipedia 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 Grunnstoffer oppsummering
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 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 Fra Stjerneutvikling

39 Hyppigst forekommende i jordskorpen
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 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 Nødvendig for plantene
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 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 Gravitasjonen blir balansert av trykket mellom nøytronene. Store atomkjerner 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
Ref: Using a ‘radar-gun’ technique, typical of police speed-traps, scientists have clocked three separate clumps of hot iron gas whipping around a black hole at kilometres per second, about a tenth of the speed of light.   If placed in our Solar System, this black hole would appear like a dark abyss spread out nearly as wide as Mercury's orbit. And the three chunks (each as large as the Sun) would be as far out as Jupiter. They orbit the black hole in a lightning-quick kilometres per second, over a tenth of the speed of light. Miller noted that if this black hole were placed in our Solar System, it would appear like a dark abyss spread out nearly as wide as Mercury's orbit. And the three clumps of matter detected would be as far out as Jupiter. They orbit the black hole in a lightning-quick 27 hours (compared to the 12 years it takes Jupiter to orbit the Sun). Turner's team observed a well-known galaxy named Markarian 766, located about 170 million light years away in the constellation Coma Berenices (Bernice's Hair). The black hole in Markarian 766 is relatively small although highly active. Its mass is a few million times that of the Sun; other central black hole systems are over 100 million solar masses. Matter funnels into this black hole like water swirling down a drain, forming what scientists call an accretion disc. Flares erupt on this disc most likely when magnetic field lines emanating from the central black hole interact with regions on the disc. To measure the speed of the flares and the black hole mass, scientists used a technique that involves measuring the Doppler shift and resembles that used by the police to catch speeding motorists. As an object moves towards us, the frequency or energy of its light rises. Conversely, the energy falls as the object moves away. This is the ‘Doppler effect’ and a similar phenomenon happens with the changing pitch of a police siren. If it is approaching, the frequency of the sound is higher, but if it is receding the frequency is lower. Stjerneutvikling

47 Galaksens sentrum At the Center of the Milky Way Credit: Rainer Schödel (MPE) et al., NAOS-CONICA, ESO Explanation: At the center of our Milky Way Galaxy lies a black hole with over 2 million times the mass of the Sun. Once a controversial claim, this astounding conclusion is now virtually inescapable and based on observations of stars orbiting very near the galactic center. Using one of the Paranal Observatory's very large telescopes and the sophisticated infrared camera NACO, astronomers patiently followed the orbit of a particular star, designated S2, as it came within about 17 light-hours of the center of the Milky Way (17 light-hours is only about 3 times the radius of Pluto's orbit). Their results convincingly show that S2 is moving under the influence of the enormous gravity of an unseen object which must be extremely compact -- a supermassive black hole. This deep NACO near-infrared image shows the crowded inner 2 light-years of the Milky Way with the exact position of the galactic center indicated by arrows. NACO's ability to track stars so close to the galactic center can accurately measure the black hole's mass and perhaps even provide an unprecedented test of Einstein's theory of gravity as astronomers watch a star orbit a supermassive black hole. Credit: A. Eckart (U. Koeln) & R. Genzel (MPE-Garching), SHARP I, NTT, La Silla Obs., ESO Explanation: Why are these stars moving so fast? Shown above is a time-lapse movie in infrared light detailing how stars in the central light-year of our Galaxy have moved over the past eight years. The yellow mark at the image center represents the location of a peculiar radio source named Sgr A*. If these fast stars are held to the Galactic Center by gravity, then the central object exerting this gravity must be both compact and massive. Analysis of the stellar motions indicates that over one million times the mass of our Sun is somehow confined to a region less than a fifth of a light-year across. Astronomers interpret these observations as strong evidence that the center of our Galaxy is home to a very massive black hole. Animasjon: Stjerneutvikling

48 Til Pleiadene Ung åpen stjernehop Til Tyrens horn og Krabbetåka Supernovarest med nøytronstjerne Betelgeuse Rød superkjempe p3 Orionis Hovedseriestjerne Til Procyon Stjerne med hvit dverg i bane Hestehodetåka Emisjonståke Til Sirius Hovedseriestjerne med hvit dverg i bane Oriontåka Stjernefabrikk Rigel Blå superkjempe Stjerneutvikling

49 Skumrings- trekanten Cygnus X1 Sort hull som spiser en stjerne
Ringtåka Planetarisk tåke Stjerneutvikling

50 Stjernehjul For de som laget stjernehjul dagen før Stjerneutvikling
DESEMBER JANUAR FEBRUAR MARS APRIL MAI JUNI JULI NOVEMBER SEPTEMBER OKTOBER AUGUST 5 10 15 20 25 KASIOPEIA KARLSVOGNA PEGASUS LILLE BJØRN ORION TYREN ANDROMEDA TREKANTEN SKUMRINGS Rigel Betelgeuse Sirius Aldebaran Regulus Capella Polstjerna Arcturus Spica Vega Altair Deneb Procyon LØVEN Ringtåka Cygnus X-1 Krabbetåka PLEIADENE Hestehodetåka Oriontåka For de som laget stjernehjul dagen før Stjerneutvikling