1

Astrofysica

Ontstaan En Levensloop

Van

Sterren

2

Astrofysica

• 9 avonden

• Deeltjestheorie als rode draad

• Energie van sterren

• Helderheden

• Straling en spectrografie

• HR diagram

• Diameters en massa

3

Astrofysica

• Relatie massa en lichtkracht

• Sterpopulaties

• Onstaan van sterren

• Levensstadia

• Variabelen

• Eindfasen van de sterevolutie

4

Stervorming

• Gravitationele krachten in H2 gebieden

• Protostellaire objecten ontstaan door:

• Dalende potentiele energie en stijgende

kinetische energie

• Verdichting kern, verhoging temperatuur en

druk

5

Protosterren

• Verraden zich door “jets”

• Omzichtbaar door accretieschijf

• Accretieschijf bevat “planeetmateriaal”

6

protosterren

• Sterren ontstaan in de omgeving van sterren

• Bij voldoende druk, massa, temperatuur en

stabiliteit (dus niet zoals hier op de foto)

onstaat er kernfusie

• Druk = diameter x gravitatieversnelling

• Temperatuur is recht evenredig met de druk

7

Protosterren

• Voor onze zon geldt:

• P=7x105 x100 x 1,4x20 = 2x109 atm

• Bethe, Weizsacker, Gamow en Teller

bewijzen dat bij deze druk de temperatuur

hoog genoeg is om kernfusie te laten

ontstaan.. A STAR IS BORN

8

A star is born

• Een ster betekend KERNFUSIE

• Kernfusie is samensmelten van kernen

• Bijv: 4H1 He4 + 2ß+ + 2ν + 3γ

• De kernkrachten moeten de

coulombkrachten overwinnen

• Fcoulomb = γ x e1 x e2 / r2

• Temperatuur voor 100% samensmelting is

108 oK

9

A Star Is Born• Echter… de temperatuur in de kern is 18 x 106 oK.

• Fusie vindt dus niet constant plaats maar af en toe

bij botsingen (net iets meer druk en temperatuur).

De verdeling van moleculaire snelheden kan

precies worden berekend voor een bepaalde

temperatuur.

• Dit noemt men de Maxwell-Boltzmann

distributie of snelheidsverdeling.

• Fusie vindt plaats in de staart van de Maxwellse

snelheidsverdeling.

10

Maxwell 1

11

Maxwell 2

12

Kernfusie 1

• Fusie vindt plaats met de proton-proton

cyclus de triple alpha cyclus en de CNO

cyclus.

• Bij sterren is aan het spectrum fusie aan te

tonen. Bij zeer jonge sterren (door de

bedekking van de bokglobule) is niets te

zien.

13

Kernfusie 2

• Is de ster zichtbaar dan kan een spectrum

worden gemaakt zoals onderstaande

(oudste) spectrum van de zon.

14

Kernfusie 3• Lijnen van waterstof in een spectrum

• Lijnen van helium in een spectrum

• Lijnen van koolstof in een spectrum

15

Kernfusie 4 De P-P Cyclus•

16

Kernfusie 5 De P-P Cyclus

17

Kernfusie 6

• 97% van heliumvorming door P-P cycli.

• Per seconde “verwerkt” de zon

600.000.000.000 kg waterstof en verliest

uiteindelijk 4.000.000.000 kg waterstof.

• E=MC2 E= 4x1026 joules.

18

Kernfusie 7 De CNO Cyclus

19

Kernfusie 8

Relatie temperatuur en fusiecyclus

CNO

P-P

3α

106 108

20

Sterhelderheden

• Fysiek en visueel

• Magnituden

• 5 magnituden is factor 100

• m5=100 5V—

100=2,512

• 5log m=2 log m=0,4 m=2.512

21

Sterhelderheden 2

• Schijnbare helderheden

• Poolster +2,2

• Sirius +1,6

• Maan –12,7

• Zon –26,7 (helderste object)

• Zwakste sterren +32

• Atmosfeer +23

22

Sterhelderheden 3• Een ster is nauwkeurig te meten met een

correctiemethode. Nodig om Alle

golflengten eerlijk hun invloed te laten

uitoefenen

• De Bolometrische correctie BC=mb-mv

23

Sterhelderheden 4

Oog

Blauwe

ster

(heet)

Gele ster

Rode ster

24

Temperaturen 1

• Sterren stralen als een Zwart lichaam,

energie is functie van de temperatuur.

• Licht wordt uitgestraald volgens de

Planckse krommen.

• De maximale energie verschuift naar het

violet bij een toenemende temperatuur

volgens de verschuivingswet van Wien.

25

Temperaturen 2

Verschuivingswet van Wien

26

Temperaturen 3

• De pieken van de energie verschuiven van golflengte omgekeerd evenredig aan de temperatuur (de wet van Wien)

• λmax x T = b b = 2,9.10-3 mK

• De energie die een ster uitzendt is recht evenredig tot het kwadraat van de diameter vermenigvuldigd met de vierde macht van de temperatuur

27

Temperaturen 4

• Wat zegt U !!!!!!

• Dus F = 4πR2.T4.σ

• σ (sigma)=5.67.10-8

• Dit is de wet van Stephan Boltzmann

28

Temperaturen 5

• De op aarde (of een ander object) ontvangen

energie is nu te berekenen met:

• I = D2.T4.σ / A2

• I = ontvangen straling

• A2 = afstand tussen de objecten

• Hieruit te berekenen is de zonneconstante

per m2 1360 joule/s.m2

29

Temperaturen 6

• De golflengte is gelijk aan de lichtsnelheid gedeeld door de frequentie (denk aan radiozenders 1007Khz ~ 298 m)

• Volgens Wien λmax = T / b

• Uit bovenstaande volgt: fmax= c.T/b = w.T

• f is golflengte c is lichtsnelheid

• b is constante w is nieuwe constante

• Ofwel ……………

30

Temperaturen 7

• De golflengte waar een ster haar maximale energie uitzendt is recht evenredig aan de temperatuur

• Planck vond dat alle energie in een golfkarakter wordt uitgezonden in een kurve die uit allemaal hele kleine sprongetjes bestaat (quanta) ΔE = hf =mc2

• h is de constante van Planck 6,625.1034 Js

31

Straling En Spectroscopie

• Bohr stelde vast dat de sprongetjes

veroorzaakt werden door electronen die

naar een andere baan rond de kern sprongen

en daarbij energie vrijgaven.

• Nu noemen we dit emissie energie in

tegenstelling tot electronen die naar een

baan van hogere energie gaan, dat zijn de

absorptie sprongen.

32

Straling En Spectroscopie 2

33

34•

35