Transcript Hvordan konstruere et solur?

Fra lodne tåker til kompakte
objekter
Stjerneutvikling
Stjerneutvikling
1
Innhold
• HR diagram
• Stjerneutvikling
• (Stjernehimmel)
Stjerneutvikling
2
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
3
Tidlige stadier
Stjerneutvikling
4
Tidlige stadier
Stjerneutvikling
5
Stjernefabrikker
Stjerneutvikling
6
Kommende stjerner
Stjerneutvikling
7
Stjernefabrikk
Stjerneutvikling
8
Stjernedannelse og HR diagrammet
Kilde: Universe, Kaufmann
Stjerneutvikling
9
Unge stjerner
Stjerneutvikling
10
Hovedseriestjerner
Overflate temperatur (K)
25 000 10 000 8000 6000 5000 4000 3000
106
-10
104
-5
Regulus
Vega
Sirius A
Altair
+5
Sola
10-2
+10
Barnards
stjerne
O5 B0
Stjerneutvikling
A0
–Sirius A
0
1
10-4
–Sola
F0
G0
K0
Spektralklasse
M0
Absolutt
magnitude
Luminositet
(L)
102
Eksempler:
–Vega
–Altair
–Regulus
+1
5
M8
11
Hovedserie stjerner
Stjerneutvikling
12
Prosessen som gir stjernene lys
• Stjernene lyser fordi de er varme
• Stjernene er varme fordi de produserer
energi ved hjelp av fusjonsprosesser
Stjerneutvikling
13
Energiproduksjonen i hovedseriestjerner
• 4H  He + energi
• m4H>mHe
• E=Dmc2
• Energien gir stjernene varme og skaper
et strålingstrykk
Stjerneutvikling
14
Energiproduksjonen i
hovedseriestjerner
• Proton-Proton prosessen
(små til middels stjerner)
4 H He  energi
1
1
1
1
4
2

H  H H  e  
1
1
2
1
2
1
H  H He  
3
2
He He He  2 H
Stjerneutvikling
1
1
3
2
3
2
4
2
1
1
15
Energiproduksjonen i
hovedseriestjerner
• CNO-prosessen (massive stjerner)
C H N  
15
7
N  H O  
13
7
N C  e 
16
8
O H F  
13
6
C H N  
17
9
F O  e 
14
7
N  H O  
17
8
O11 H147 N  42 He
15
8
O157 N  e   
15
7
N 11 H 126 C 42 He
12
6
Stjerneutvikling
1
1
13
7

13
6
1
1
1
1
14
7
15
8
1
1
1
1
17
8
16
8
17
9

16
Livet som hovedseriestjerne
Masse
M
Overflate
temperatur
K
25
35 000
O
80 000
3
15
3
1,5
1
0,75
30 000
11 000
7 000
6 000
5 000
B
A
F
G
K
10 000
60
5
1
0,5
15
500
3 000
10 000
15 000
0,50
4 000
M
0,03
200 000
Stjerneutvikling
Spektral Lystyrke
Levetid
klasse
L
1 000 000 år
17
Bevegelser i HR diagrammet
Stjerneutvikling
18
Etter hovedserien
25 000
Overflate temperatur (K)
10 000 8000 6000 5000 4000
3000
106
-10
Rigel Deneb
Betelgeuse
Antares
Arcturus
Luminositet (L)
102
-5
Aldebaran
Pollux Mira
0
Procyon A
1
+5
10-2
+10
10-4
+15
O5 B0
Stjerneutvikling
A0
F0
G0
Spektralklasse
K0
M0
Absolutt magnitude
104
Eksempler
–Aldebaran
–Rigel
–Betelgeuse
M8
19
Simulering i
HR diagrammet
Stjerneutvikling
20
To åpne stjernehoper
M67
NGC 188
Stjerneutvikling
21
Energiproduksjon etter hovedserien
• Fusjon av H i skall utenfor kjerna, fusjon
av tyngre elementer i kjerna
• Heliumfusjon: Trippel a
3 He C
4
2
12
6
• Karbonfusjon
12
6
C C Na  H
12
6
C C Mg n
12
6
C C Ne He
12
6
12
6
Stjerneutvikling
12
6
23
11
23
12
20
10
1
1
1
0
4
2
22
Gamle løk-stjerner
C-O kjerne
He fusjonerende skall
Sovende H fusjonerende skall
Jordas bane
Stjerneutvikling
23
Energiproduksjon i kjerneprosesser
Stjerneutvikling
24
Gamle løk-stjerner
Fusjon i skall
H
He
C
Ne
O
Si
Fe kjerne
Jupiters bane
Stjerneutvikling
25
Betelgeuse
Stjerneutvikling
26
De siste stadiene
• Hvordan stjerner ”dør”
• Hvordan grunnstoffer tyngre enn jern
dannes
• Og hvordan grunnstoffer kommer ut i
verdensrommet
Stjerneutvikling
27
Middels massive stjerner
Stjerneutvikling
28
Planetarisk tåke
Stjerneutvikling
29
Etter planetarisk tåke
Stjerneutvikling
30
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
31
Hvite dvergstjerner
Overflate temperatur (K)
25 000 10 000 8000 6000 5000 4000 3000
106
-10
104
-5
Eksempler
–Sirius B
0
1
+5
10-2
Absolutt
magnitude
Luminositet
(L)
102
–Procyon B
+10
Sirius B
Procyon B
10-4
+1
5
O5 B0
Stjerneutvikling
A0
F0
G0
K0
Spektralklasse
M0
M8
32
Hvite dvergstjerner
Stjerneutvikling
33
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
34
Krabbetåka
• Stoff slynget ut under supernova observert i
1054
Stjerneutvikling
35
Supernova
• Produserer grunnstoffer tyngre enn Fe
• Bringer grunnstoffene tilbake til
verdensrommet
Stjerneutvikling
36
Grunnstoffer oppsummering
H
Li
He
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
Cu Zn Ga Ge As
Se
Br
Kr
Ag Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Au Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Er Tm Yb
Lu
K
Ca Sc
Ti
Rb
Sr
Y
Zr
Nb Mo
Tc
Cs
Ba
*
Hf
Ta
W
Re Os
Fr
Ra
**
*
La
Ce
Pr
Nd Pm Sm Eu Gd Tb
Dy Ho
**
Ac
Th
Pa
U
Cf
Stjerneutvikling
V
Cr
Mn Fe
Co
Ni
Ru Rh Pd
Ir
Pt
Np Pu Am Cm Bk
37
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
38
Hyppigst forekommende i jordskorpen
H
Li
He
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
Cu Zn Ga Ge As
Se
Br
Kr
Ag Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Au Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Er Tm Yb
Lu
K
Ca Sc
Ti
Rb
Sr
Y
Zr
Nb Mo
Tc
Cs
Ba
*
Hf
Ta
W
Re Os
Fr
Ra
**
*
La
Ce
Pr
Nd Pm Sm Eu Gd Tb
Dy Ho
**
Ac
Th
Pa
U
Cf
Stjerneutvikling
V
Cr
Mn Fe
Co
Ni
Ru Rh Pd
Ir
Pt
Np Pu Am Cm Bk
39
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
40
Nødvendig for plantene
H
Li
He
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
Cu Zn Ga Ge As
Se
Br
Kr
Ag Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Au Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Er Tm Yb
Lu
K
Ca Sc
Ti
Rb
Sr
Y
Zr
Nb Mo
Tc
Cs
Ba
*
Hf
Ta
W
Re Os
Fr
Ra
**
*
La
Ce
Pr
Nd Pm Sm Eu Gd Tb
Dy Ho
**
Ac
Th
Pa
U
Cf
Stjerneutvikling
V
Cr
Mn Fe
Co
Ni
Ru Rh Pd
Ir
Pt
Np Pu Am Cm Bk
41
Etter supernova
• Det meste eller hele stjerna slynges ut i
verdensrommet
• Rest etter supernova:
– Nøytronstjerne
– Sort hull
Stjerneutvikling
42
Nøytronstjerner
• Mellom 1,4 og 3
solmasser
• Radius ca 30 km
• Består i all
hovedsak av
nøytroner
• Holdes oppe av
trykket fra
nøytronene
Stjerneutvikling
43
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
44
Cygnus X-1
Stjerneutvikling
45
Masse på tur inn i et sort hull
Stjerneutvikling
46
Galaksens sentrum
Animasjon: http://www.youtube.com/watch?v=duoHtJpo4GY
Stjerneutvikling
47
Oppsummering
Stjerneutvikling
48
Til Pleiadene
Ung åpen stjernehop
Til Tyrens horn og Krabbetåka
Supernovarest med nøytronstjerne
Betelgeuse
Rød superkjempe
p3 Orionis
Hovedseriestjern
Til Procyon
Stjerne med hvit dverg i bane
Hestehodetåka
Emisjonståke
Oriontåka
Stjernefabrikk
Rigel
Blå superkjempe
Til Sirius
Hovedseriestjerne med hvit dverg i bane
Stjerneutvikling
49
Skumringstrekanten
Cygnus X1
Sort hull som spiser en stjerne
Ringtåka
Planetarisk tåke
Stjerneutvikling
50
Stjernehjul
Vega
Hestehodetåka
Oriontåka
Stjerneutvikling
51