Transcript Document 7655925

Vorming van sterren
Paul Groot
Afdeling Sterrenkunde, IMAPP
Radboud Universiteit Nijmegen
[email protected]
Waar worden sterren gevormd?
Samentrekking van gas
Interstellaire materie
• Ionen
helium ion
e-
• Electronen
• Atomen
• Moleculen
helium atoom
H2CO
Ethanol
• Stof
10 micrometer
Waar vinden we wat?
• Ionen
:Hoge temperaturen, lage dichtheden
• Electronen :Hoge temperaturen, lage dichtheden
• Atomen
:Niet te heet, niet te dicht.
• Moleculen :Koud (T<3000 K), elke dichtheid
• Stof
: Koud (T<< 3000 K), elke dichtheid.
Heet interstellair medium
• Tussen de sterren: heet (T~10000 K), en
ijl ( 1 cm-3)
Supernova restant
Cassiopeia A
Diffuse interstellaire wolken
• In stervormings gebieden: warm (T~10002000 K), en dichter ( 10 cm-3)
Orion nevel
Dichte stervormings gebieden
• In stervormingsgebieden: koud (T~10-100 K),
en heel dichter ( 1011 cm-3)
De Orion Nevel
M16, De Adelaarsnevel
Barnard 68
Bok Globulen
• Een van de pioniers was Bart Bok (1906 –
1985)
Bok globulen
Bok Globulen in IC2944
Waarom donker?
• Stof blokkeert en verstrooit het licht
dat er op valt.
Blauw licht verstrooit beter
Stoffige zonsondergang
geen stof
met stof
Kosmisch stof doorzien
Hoe roder onze waarneemgolflengte hoe
minder licht het stof wegvangt
Een stoffige blik
Als we in een stof wolk willen kijken:
infrarood en submillimeter
IRAS (1980s)
Beide voor een groot deel Nederlands!!
ISO (1990s)
50 submm ogen: ALMA
Vijftig schotels op 5000 m hoogte in Chili
Waarom trekt zo’n wolk samen?
In evenwicht: Pgas = Pwolk
Pgas: Tg, ρg
Ideale gaswet:
P = K1 ρ T
Pwolk : Tw, ρw
In Gas: Tg ↑, ρg ↓
In Wolk: Tw ↓, ρw ↑
Interne zwaartekracht
Wolk heeft massa Mw:
Zwaartekracht versnelling, ag
ag = GMw/ r2
Deze aantrekking naar het centrum
moet gecompenseerd worden door
druk in wolk (net als in sterren!).
De wolk moet heet en dicht genoeg zijn.
Zo niet dan klapt hij in elkaar!
Wolk stort in elkaar bij verstoring van dit evenwicht!
De Jeans-Massa
Criterium van Sir James
Jeans:
MJ (:) ρw-1/2 Tw3/2
Als Mw > MJ: ineenstorting
Dus als Tw naar beneden
gaat, of
als ρw omhoog gaat.
Vorming van sterren
Wolk van koud gas
wordt te zwaar om
zwaartekracht te
kunnen weerstaan.
Wolk begint samen te
trekken.
Vorming van sterren
Wolk fragmenteert en
fragmenten trekken
verder samen.
Door rotatie gaan ze
ook harder draaien.
Vorming van sterren
Fragmenten vallen
verder uiteen en
uiteindelijke worden
sterren gevormd.
De ‘initial mass function’
Er ontstaan weinig zware sterren en veel lichte sterren
Zware sterren stoppen vorming
Evolutie van zware sterren is zo snel dat ze het gas
wegblazen voor jonge sterren vormen.
Supernovae explosies
Zelfs zo snel dat er supernovae af kunnen gaan…
terwijl
jonge
sterren
nog
vormen
Sequentiele stervorming
Viriaal theorema
• Bij samentrekken gaswolk komt
potentiele energie vrij. Als dit relatief
langzaam gebeurt, geldt het viriaal
theorema:
De helft van de vrijgekomen energie
wordt uitgestraald en de helft gaat zitten
in de opwarming van de (proto)ster.
Jeans massa en fragmentatie
• Maar als T↑, gaat MJ ↑ en kan een
wolk weer stabiel worden voor
samentrekking (in sterren voorkomt dit
gravitationele collaps).
De wolk moet dus samentrekken
zonder (teveel) op te warmen!
Koelen door metalen
• In de eerste fase van collaps koelen
sterren voornamelijk door straling in het
CO molecuul.
• Aanwezigheid hiervan verzorgt een
goede koeling : een goede fragmentatie
Wat betekent dit voor allereerste
generatie sterren?
Proto-ster fase
• Als fotosfeer van de wolk optisch dik
wordt gaat de ster opwarmen in
centrum: we hebben een proto-ster.
Evolutie in het HRD
Waar beginnen sterren?
100 R_sun
10 R_sun
1 R_sun
Hoofdreeks
Groot en koel!
log L
0.1 R_sun
0.01 R_sun
Klein en koel
Temperatuur loopt op
log T
Draai-impuls moment
Hoeveelheid draaiing in de wolk blijft behouden.
L = M ω R,
ω = draaisnelheid
R = afstand tot middelpunt.
Dus als R kleiner wordt, moet ω omhoog gaan!
plaatje saturnus
Afplatting van wolk
Snelle rotatie leidt tot afplatting van de wolk:
Protostars (Poplyds)
Protostars (Poplyds)
Magnetische accretie
Tijdens samentrekken wordt ook
magneetveld gevormd.
Protoster geometrie
Magneetveld
Protoster
Accretieschijf
Jets
Herbig Haro Objecten
Herbig Haro Objecten
In ‘Slakkenogen’
Cluster vorming
Cluster na vorming