Sterren bij radiogolflengtesSterren bij radiogolflengtes

Ronny BlommeRonny BlommeKoninklijke Sterrenwacht van BelgiëKoninklijke Sterrenwacht van België

Wega, 7 mei 2005

OverzichtOverzicht

Radio–interferometrieRadio–interferometrie MassaverliesMassaverlies Botsende sterrenwindenBotsende sterrenwinden MasersMasers Bruine dwergenBruine dwergen PulsarsPulsars

Wega, 7 mei 2005

RadiogolflengtesRadiogolflengtes

Radiogolflengtes (1 cm – 20 cm)Radiogolflengtes (1 cm – 20 cm)

Wega, 7 mei 2005

RadiogolflengtesRadiogolflengtes

Karl G. Jansky (1905 – 1950)Karl G. Jansky (1905 – 1950)

Wega, 7 mei 2005

101055

RadiogolflengtesRadiogolflengtes

Radio: Radio: λλ = 6 cm = 6 cm Optisch: Optisch: λλ = 6000 = 6000 ÅÅ = 0.00006 cm = 0.00006 cm

Wega, 7 mei 2005

RadiogolflengtesRadiogolflengtes

Parkes 64 m (AustraliParkes 64 m (Australië)ë) Resolutie: 5’ bij 6 cmResolutie: 5’ bij 6 cm

Wega, 7 mei 2005

Radio - interferometrieRadio - interferometrie

Wega, 7 mei 2005

Radio-interferometrieRadio-interferometrie

VLA: Very Large ArrayVLA: Very Large Array

Wega, 7 mei 2005

Radio-interferometrieRadio-interferometrie

VLA: Very Large ArrayVLA: Very Large Array Plains of San Augustin, New Mexico, USAPlains of San Augustin, New Mexico, USA Op 2000 m hoogteOp 2000 m hoogte Kost: 80 MUSD (1972)Kost: 80 MUSD (1972) 27 antennes, verdeeld over 3 armen27 antennes, verdeeld over 3 armen Elke antenna: 25 m, 230 tonElke antenna: 25 m, 230 ton Antennes zijn verplaatsbaarAntennes zijn verplaatsbaar Verschillende configuratiesVerschillende configuraties

D: 1 km D: 1 km 14” bij 6 cm 14” bij 6 cm A: 36 km A: 36 km 0,4” bij 6 cm 0,4” bij 6 cm

Wega, 7 mei 2005

Radio-interferometrieRadio-interferometrie

Radio – interferometrie techniekRadio – interferometrie techniek

Wat je meet is

de Fourier getransformeerde van

de intensiteit aan de hemel

(Van Cittert-Zernike)

V(u,v) = ∫∫ S(l,m) e -2πi(ul+vm) dl dm

Wega, 7 mei 2005

Radio-interferometrieRadio-interferometrie

Voorbeelden vanVoorbeelden van

Fourier transformatiesFourier transformaties

Wega, 7 mei 2005

Radio-interferometrieRadio-interferometrie

(u,v) coordinaten(u,v) coordinaten

Wega, 7 mei 2005

Radio-interferometrieRadio-interferometrie

Wega, 7 mei 2005

Radio-interferometrieRadio-interferometrie

Wega, 7 mei 2005

Radio–interferometerieRadio–interferometerie

Radio interferometer meet Fourier getransformeerde van Radio interferometer meet Fourier getransformeerde van intensiteit aan de hemelintensiteit aan de hemel

Vele basislijnen nodig om het (u,v) vlak te vullen (veel Vele basislijnen nodig om het (u,v) vlak te vullen (veel antennes, rotatie van de aarde)antennes, rotatie van de aarde)

Per computer wordt de omgekeerde Fourier Per computer wordt de omgekeerde Fourier transformatie uitgevoerdtransformatie uitgevoerd

Beeld wordt gecleaned om effect van onvolledig (u,v) Beeld wordt gecleaned om effect van onvolledig (u,v) vlak weg te werkenvlak weg te werken

Op het beeld meet je de flux van de sterOp het beeld meet je de flux van de ster Eenheid van flux: 1 Jy = 10Eenheid van flux: 1 Jy = 10-26-26 W/m W/m22/Hz/Hz

Wega, 7 mei 2005

MassaverliesMassaverlies

Wega, 7 mei 2005

HR diagramHR diagram

Het Hertzsprung-Russell diagramHet Hertzsprung-Russell diagram

Wega, 7 mei 2005

MassaverliesMassaverlies

ζζ Pup (O 4 If) Pup (O 4 If)

Radio

Visueel

mm

Planck

Wega, 7 mei 2005

MassaverliesMassaverlies

Stralingsdruk veroorzaakt sterrenwindStralingsdruk veroorzaakt sterrenwind V = 3000 km/s; massaverlies = 10V = 3000 km/s; massaverlies = 10-6-6 M M/yr/yr

Hoge temperatuur stralingsveld: ionisatieHoge temperatuur stralingsveld: ionisatie Remstraling (vrij-vrij straling): extra stralingRemstraling (vrij-vrij straling): extra straling

Elektron passeert dicht bij ion.

Baanverandering = verlies van energie

Die energie wordt als foton uitgezonden

Wega, 7 mei 2005

MassaverliesMassaverlies

ATCAATCA

Wega, 7 mei 2005

MassaverliesMassaverlies

ζζ Pup (O 4 If) Pup (O 4 If) Massaverlies = 3.5 x 10Massaverlies = 3.5 x 10-6-6 M M/yr/yr Belangrijk voor ster-evolutieBelangrijk voor ster-evolutie Belangrijk voor de evolutie van de Belangrijk voor de evolutie van de

MelkwegMelkweg

Wega, 7 mei 2005

Botsende sterrenwindenBotsende sterrenwinden

Wega, 7 mei 2005

Botsende sterrenwindenBotsende sterrenwinden

Relatieve sterkte van de twee sterrenwinden bepaalt Relatieve sterkte van de twee sterrenwinden bepaalt plaats van botsingplaats van botsing

ρρ11vv1122 = = ρρ22vv22

22

Wega, 7 mei 2005

Botsende sterrenwindenBotsende sterrenwinden

WR 147 (WN8 + OB)WR 147 (WN8 + OB)

Wega, 7 mei 2005

Botsende sterrenwindenBotsende sterrenwinden

Synchrotron stralingSynchrotron straling

Wega, 7 mei 2005

Botsende sterrenwindenBotsende sterrenwinden

Niet-thermische (relativistische) deeltjesNiet-thermische (relativistische) deeltjes

Wega, 7 mei 2005

Botsende sterrenwindenBotsende sterrenwinden

Baanbepaling van de dubbelster Baanbepaling van de dubbelster (inclinatie)(inclinatie) Massa van beide sterrenMassa van beide sterren

Relatieve sterkte van de sterrenwindenRelatieve sterkte van de sterrenwinden Massaverlies van beide sterrenMassaverlies van beide sterren

MagneetveldMagneetveld

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Microwave Amplification byMicrowave Amplification by

Stimulated Emission of RadiationStimulated Emission of Radiation Radio equivalent van een laserRadio equivalent van een laser Komen voor bij laat-type, koele sterren (reuzen Komen voor bij laat-type, koele sterren (reuzen

of superreuzen)of superreuzen)(vb: Mira variabelen)(vb: Mira variabelen)

Krachtig genoeg om in andere melkwegstelsels Krachtig genoeg om in andere melkwegstelsels gezien te wordengezien te worden

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

200 R200 R

Koele ster, dus moleculen aanwezigKoele ster, dus moleculen aanwezig Pulsaties in de fotosfeer (variabiliteit)Pulsaties in de fotosfeer (variabiliteit) Stof ontstaat verder naar buiten toeStof ontstaat verder naar buiten toe Stof weggeblazen door stralingStof weggeblazen door straling Stof sleurt het gas mee: sterrenwindStof sleurt het gas mee: sterrenwind

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Energie niveaus atoom/moleculeEnergie niveaus atoom/molecule

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Populatie inversiePopulatie inversie

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

PompPomp

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Maser heeft nodig:Maser heeft nodig: Spectrale lijnSpectrale lijn Populatie inversiePopulatie inversie Pomp mechanismePomp mechanisme Voldoende aantal deeltjesVoldoende aantal deeltjes

Moleculen met masers:Moleculen met masers: SiO, OH, HSiO, OH, H22OO

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Voorbeeld van Voorbeeld van een OH masereen OH maser

Waarneming in Waarneming in nauwe frequentie-nauwe frequentie-bandenbanden

Dopplereffect: Dopplereffect: freq. freq. snelheid snelheid

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Licht-tijd effectLicht-tijd effect

Wega, 7 mei 2005

VLBAVLBA

VLBAVLBA 8000 km8000 km 0.0015”0.0015”

Mauna Kea, Hawaii Owens Valley,

California

Brewster, Washington

North Liberty, Iowa

Hancock,New Hampshire

Kitt Peak, Arizona

Pie Town, New Mexico

Fort Davis, Texas

Los Alamos, New Mexico

St. Croix, Virgin Islands

Wega, 7 mei 2005

VLBAVLBA

VLBA - magneetbandenVLBA - magneetbanden

Wega, 7 mei 2005

VLBAVLBA

VLBA correlatorVLBA correlator

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

IRC +10011IRC +10011 SiO masersSiO masers

Wega, 7 mei 2005

MasersMasers

Maser: molecule is abondantMaser: molecule is abondant Er is een pomp mechanismeEr is een pomp mechanisme Sterkte: geeft de dichtheid van het gasSterkte: geeft de dichtheid van het gas Breedte maser-lijn: geeft temperatuurBreedte maser-lijn: geeft temperatuur Zeeman effect: geeft magneetveldZeeman effect: geeft magneetveld Posities op verschillende tijden: geven Posities op verschillende tijden: geven

snelhedensnelheden

Wega, 7 mei 2005

Bruine dwergenBruine dwergen

Wega, 7 mei 2005

Bruine dwergenBruine dwergen

Dynamo koele hoofdreekssterrenDynamo koele hoofdreekssterren

Wega, 7 mei 2005

Bruine dwergenBruine dwergen

UV Cet BUV Cet B

Wega, 7 mei 2005

Bruine dwergenBruine dwergen

Bruine dwergenBruine dwergen <= 0.08 M<= 0.08 M

Geen stabiele waterstofverbrandingGeen stabiele waterstofverbranding Wel deuteriumverbrandingWel deuteriumverbranding Geen convectie => geen dynamoGeen convectie => geen dynamo Weinig/geen radio flux verwachtWeinig/geen radio flux verwacht

Wega, 7 mei 2005

Bruine dwergenBruine dwergen

Correlatie Correlatie radio en radio en RRöntgenöntgen

Wega, 7 mei 2005

Bruine dwergenBruine dwergen

LP 944-20LP 944-20

Wega, 7 mei 2005

PulsarsPulsars

Wega, 7 mei 2005

PulsarsPulsars

PulsarsPulsars

Wega, 7 mei 2005

PulsarsPulsars

PulsarsPulsars NeutronensterNeutronenster Straal: enkele 10 kmStraal: enkele 10 km Massa: 1 MMassa: 1 M

Magneetveld: 10Magneetveld: 1099 – 10 – 101414 G G Rotatieperiode 1 ms – 10 sRotatieperiode 1 ms – 10 s

Wega, 7 mei 2005

PulsarsPulsars

““Vuurtoren” effectVuurtoren” effect

Wega, 7 mei 2005

PulsarsPulsars

Wega, 7 mei 2005

PulsarsPulsars

P, dP/dt diagramP, dP/dt diagram

Wega, 7 mei 2005

SamenvattingSamenvatting

Wega, 7 mei 2005

SamenvattingSamenvatting

Belang van radiowaarnemingen sterren:Belang van radiowaarnemingen sterren: Informatie over omgeving ster:Informatie over omgeving ster:

Massaverlies, botsende sterrenwinden, snelheid Massaverlies, botsende sterrenwinden, snelheid van uitstromende materie/schijven, periodes van uitstromende materie/schijven, periodes pulsars, magneetveld, corona en chromosfeer, …pulsars, magneetveld, corona en chromosfeer, …

Fysische processen:Fysische processen: Vrij-vrij straling, synchrotron straling, masers, …Vrij-vrij straling, synchrotron straling, masers, …

Voordelen in vgl met andere golflengtes:Voordelen in vgl met andere golflengtes: Zeer hoge resolutie; zeer precieze astrometrieZeer hoge resolutie; zeer precieze astrometrie