Overzicht Frank Verbunt Het heelal Nijmegen 2014 Vandaag: druk van een gas koelen van een gas gas en stof tussen de sterren vorming van sterren Interstellaire materie: gas en stof tussen de sterren Boek: hoofdstuk 6.2.1, 5.1 (behalve p.58 vanaf Beschouw nu een . . . t/m p.60 uniekeoplossing mogelijk), Fig.5.1, Fig.5.3, Fig.5.4, Fig.5.5, Fig.5.6, Fig.5.7. hoofdstuk 5.6 Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 1 / 28 Als het weer goed is: een stukje hemel eind februari 2014 Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 2 / 28 Als het weer goed is: een stukje hemel eind februari met namen Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 3 / 28 atomaire beschrijving van gas-druk impuls, botsende deeltjes definitie van temperatuur de impuls is het product van snelheid en massa: p = mv De druk is: P= 1 deeltje botst loodrecht op muur: impulsoverdracht 2p 1 nmv 2 3 ofwel onder hoek: component van p loodrecht op muur aantal deeltjes dat op muur botst evenredig met: 1 3 mv 2 ≡ kT 2 2 definitie van temperatuur! Dan is deeltjes-aantal n snelheid v (⊥ muur) P = nkT I I de wet van Boyle - Gay Lussac middelen invalshoeken: P= 1 n×v ×p 3 Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) (1) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 4 / 28 atomaire beschrijving van gas-druk energie en botsingen moleculen breken of maken 1 3 mv 2 ≡ kT 2 2 is de energie van 1 deeltje. botsingen tussen deeltjes: snelheden veranderen voortdurend gemiddeld over de tijd is v constant in gas met zware en lichte deeltjes geldt equipartitie: losmaken kost energie 1 1 3 MV 2 = mv 2 ≡ kT 2 2 2 uit botsing, of uit foton ook dit geldt alleen gemiddeld, door botsingen Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) molecuul: atomen zitten met de electronen aan elkaar Het heelal losse atomen komen vast: energie wordt afgestaan aan snelheid, of aan foton Nijmegen, 26 februari 2014 5 / 28 atomaire beschrijving van gas koelen van gas: atomen koelen van gas: moleculen electron in atoom springt naar hogere baan door botsing molecuul wordt gemaakt door uitzenden foton snelheid wordt lager bij terugvallen naar lagere baan zendt het een foton uit foton ontsnapt uit de wolk molecuul wordt losgemaakt met energie uit botsing: snelheid wordt lager gaswolk koelt Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) foton ontsnapt uit de wolk wolk koelt vraag: hoe kan straling een wolk verhitten? Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 6 / 28 Het viriaal-theorema Jeans-massa een wolk in evenwicht thermische energie per deeltje 12 mv 2 = 32 kT wolk met massa M, straal R, totaal aantal deeltjes N, temperatuur T : de snelheid van de deeltjes leidt tot uitdijing de zwaartekracht leidt tot krimpen in evenwicht compenseren snelheid en zwaartekracht elkaar: verband tussen thermische energie en potentiele energie zwaartekracht: Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) M GM 2 ∼ NkT ∼ kT R m met M = Nm. Schrijf n is aantal deeltjes per m3 : N ∼ nR 3 . Invullen en omschrijven geeft: M∼ T 3/2 n 1/2 Deze massa wordt de Jeans-massa genoemd. Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 7 / 28 Het viriaal-theorema begin stervorming een wolk in evenwicht viriaal-evenwicht: Epot = −2Eth als het evenwicht verstoord wordt, bv. door compressie, begint de wolk in te storten totale energie Etot = Epot + Eth = −Eth storingen die tot stervorming leiden: als totale energie kleiner wordt, wordt de thermische energie groter! spiraalgolf gevolg: een wolk kan alleen krimpen als er energie wordt verloren, door uitzenden straling Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal botsing tussen sterstelsels supernova-drukgolf Nijmegen, 26 februari 2014 8 / 28 Orion Barnard’s lus: oorzaak onbekend. . . diffuus rood licht =Hα: proton vangt electron Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 9 / 28 blauw licht: verstrooid sterlicht Orion-Gordel en Paardekopnevel APOD051013 Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 10 / 28 Orion nevel en trapezium sterren zij-aanzicht Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) voor-aanzicht (vanaf Aarde) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 11 / 28 Moleculaire wolken in Orion Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 12 / 28 Globules van Thackeray APOD050103 Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 13 / 28 Donkere wolken optisch en infrarood: Barnard optisch Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) infrarood Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 14 / 28 Ontdekking van ISM: absorptie en emissie Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 15 / 28 neutraal waterstof wolken 21 cm Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 16 / 28 Insterstellaire materie: componenten dichtheid en temperatuur Componenten heet gas 106 K I I röntgenstraling lijnen van O5+ warm, geïoniseerd gas 4 (> ∼ 10 K) I H α lijn 4 warm, neutraal gas (< ∼ 10 K) I 21 cm lijn koud, neutraal gas (< ∼ 100 K) I H2 , CO, HCN. . . moleculen globulen (< 10 K) Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 17 / 28 infrarood Herschel ontdekt infrarood zichtbaar licht Het Melkwegstelsel in optisch en infrarood Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 18 / 28 golflengte-afhankelijke interstellaire absorptie Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 19 / 28 Stervorming door drukgolf spiraalgolf NGC3370 Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) botsende sterstelsels M51 Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 20 / 28 Stervorming door drukgolf: Cartwheel-galaxy Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 21 / 28 Donkere wolken optisch en infrarood: RCW108 optisch Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) infrarood Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 22 / 28 Jonge sterhoop: NGC2264 Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 23 / 28 Jonge sterhoop: NGC2264 sterren vóór de hoofdreeks Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 24 / 28 Stadia van stervorming waargenomen vroege stadia koude, doorzichtige wolk met H2 moleculen stort in instortende wolk zonder ster: ‘infrarood-kern’ Jeans massa neemt af: fragmentatie in deelwolken centrale ster met schijf, gas instroom gaat door; vaak straalstroom (‘jet’) weg-geblazen materie T ∼ 3000 K: dissociatie tot H atomen: (deel)wolk nu ondoorzichtig, krimpt bij constante Teff T ∼ 104 K: waterstof geïoniseerd: wolk krimpt bij constante L centrale ster met schijf, wolk verdwenen: T Tauri ster of Herbig Ae, Be ster centrale ster zonder schijf: ‘kale’ T Tauri ster T ∼ 107 K: kernfusie, ster is op hoofdreeks Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 25 / 28 Proto-sterren Orion infrarood Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Becklin-Neugebauer en Kleinman-Low Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 26 / 28 Protosterren: schijven en jets Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal HH = Herbig-Haro Nijmegen, 26 februari 2014 27 / 28 Kringloop ISM en sterren vroege heelal: latere fases ISM vormt sterren (met beperkte efficientie, d.w.z. slechts deel van de wolk komt in sterren) na de big-bang was er alleen waterstof en helium waterstof kan niet koelen onder 104 K (botsings-energie om electron uit laagste energie-toestand te tillen) sterren evolueren en plegen kernfusie de kern van een lichte ster wordt witte dwerg; buitenlagen verrijkt met ‘metalen’ terug in ISM Jeans-massa zeer hoog 1e generatie sterren zeer zwaar 100 tot 1000 M : populatie III de kern van een zware ster wordt neutronenster buitenlagen verrijkt met ‘metalen’ terug in ISM leven zeer kort en maken eerste ‘metalen’ aan die na de ontploffing aa het ISM worden gegeven ISM krijgt steeds meet metalen elke nieuwe generatie sterren is metaalrijker de volgende generatie sterren, populatie II (bv. bolvormige sterhopen), hebben al metalen Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Het heelal Nijmegen, 26 februari 2014 28 / 28
© Copyright 2024 ExpyDoc
