Stjerneudvikling, grundstofsyntese og supernovaer. Jørgen Christensen-Dalsgaard Dansk AsteroSeismologi Center Institut for Fysik og Astronomi

Relaterede dokumenter
Hvordan blev Universet og solsystemet skabt? STEEN HANNESTAD INSTITUT FOR FYSIK OG ASTRONOMI

SONG Stellar Observations Network Group. Frank Grundahl, Århus Universitet

Stjernernes død De lette

Teoretiske Øvelser Mandag den 13. september 2010

Kernefysik og dannelse af grundstoffer. Fysik A - Note. Kerneprocesser. Gunnar Gunnarsson, april 2012 Side 1 af 14

Nr Grundstoffernes historie Fag: Fysik A/B/C Udarbejdet af: Michael Bjerring Christiansen, Århus Statsgymnasium, november 2008

Teoretiske Øvelser Mandag den 28. september 2009

Bitten Gullberg. Solen. Niels Bohr Institutet

SONG Stellar Observations Network Group

En lille verden Ny Prisma Fysik og kemi 8. Skole: Navn: Klasse:

DET PERIODISKE SYSTEM

Atomer er betegnelsen for de kemisk mindste dele af grundstofferne.

Ind i maven på røde kæmpestjerner

STJERNER OG STJERNEMODELLER

Det anbefales ikke at stå for tæt på din færdige stjerne, da denne kan være meget varm.

Liv i Universet. Anja C. Andersen, Nordisk Institut for Teoretisk Fysik (NORDITA)

Big Bang og universets skabelse (af Jeanette Hansen, Toftlund Skole)

Folkeskolens afgangsprøve Maj-juni 2006 Fysik / kemi - Facitliste

Kernereaktioner. 1 Energi og masse

Solen - Vores Stjerne

Atomets bestanddele. Indledning. Atomer. Atomets bestanddele

The Big Bang. Først var der INGENTING. Eller var der?

SONG Stellar Observations Network Group

Lysets kilde Ny Prisma Fysik og kemi 9 - kapitel 8 Skole: Navn: Klasse:

Kapitel 2. Dannelse af stjerner. 2.1 Hydrostatisk ligevægt

SOLOBSERVATION Version

Eksamensopgaver i Astrofysik

Partikler med fart på Ny Prisma Fysik og kemi 9 Skole: Navn: Klasse:

Kvalifikationsbeskrivelse

Universets opståen og udvikling

Seismiske undersøgelser af Solen og andre stjerner

Solens dannelse. Dannelse af stjerner og planetsystemer

MODERNE KOSMOLOGI STEEN HANNESTAD, INSTITUT FOR FYSIK OG ASTRONOMI

Dagens stjerne: Solen

Navn Kemi opgaver Klasse 9. b Side 1 af 9. Hvilke elementærpartikler indeholder kærnekræfter, som holder kernen sammen?

Et formidlingsprojekt, astrofysik vinter Lær om stjerner, og drik til det! Caroline Moesgaard & Mikkel W. Madsen

Exoplaneter. Rasmus Handberg. Planeter omkring andre stjerner end Solen. Institut for Fysik og Astronomi Aarhus Universitet

Helio- og asteroseismologi

Stellar Observations Network Group Mads Fredslund Andersen

Fysik A. Studentereksamen

Geokemi. Victor Moritz Goldschmidt ( ) Forelæsning 1 Kosmokemi: Grundstoffernes og Jordens dannelse og sammensætning

Forløbet består af 5 fagtekster, 19 opgaver og 4 aktiviteter. Derudover er der Videnstjek.

Solen en dynamisk stjerne

Skabelsesberetninger

Fysik og kemi i 8. klasse

Acceleratorer i industrien

Bilagsrapport 7: Analyse af malingaffald fra husholdninger i Århus Kommune

Vikar-Guide. Den elektriske ladning af en elektron er -1 elementarladning, og den elektriske ladning af protonen er +1 elementarladning.

Densitet (også kendt som massefylde og vægtfylde) hvor

Fysikforløb nr. 6. Atomfysik

Altings begyndelse også Jordens. Chapter 1: Cosmology and the Birth of Earth

PROGRAM FOR ASTRONOMIDAGEN FREDAG, DEN 12. JANUAR Det meget nye og det meget gamle

Undervisningsbeskrivelse (kan hentes som pdf via dette link):

Undervisningsbeskrivelse

Solen og dens 8(9) planeter. Set fra et rundt havebord

Atomer består af: elektroner (negativ ladning), protoner (positiv ladning) kernepartikler neutroner (neutrale). kernepartikler

SDU og DR. Sådan virker en atombombe... men hvorfor er den så kraftig? + + Atom-model: - -

Mørk energi Anja C. Andersen, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet

Opgave. Navn Kemi opgaver Klasse Side 1 af 7. Hvad kaldes elementarpartiklerne, angiv deres ladning

Stjerners udvikling og planeter omkring stjerner. Hans Kjeldsen Aarhus Universitet

Stjernestøv og Meteoritter

Observationelle Værktøjer

OPGAVER OM DANNELSE AF IONER. OPGAVE 3.1.A a. For hvert af grundstofferne herunder, skal du angive fordelingen af elektroner i hver skal.

Nye biomasser på det Europæiske marked Udfordringer og potentiale

Benyttede bøger: Introduction to Cosmology, Barbara Ryden, 2003.

Astronomer vil benytte NASA's nye, store Kepler-satellit til at undersøge hvordan stjerner skælver

Fysik/kemi 9. klasse årsplan 2018/2019

Undervisningsbeskrivelse

Troels C. Petersen Lektor i partikelfysik, Niels Bohr Institutet

Alt det vi IKKE ved Morten Medici Januar 2019

Kapitel 6. Solen og andre stjerner

Undervisningsplan for fysik/kemi, 9.A 2015/16

Test din viden E-forløb

Partikelacceleratorer Eksperimentalfysikernes Ultimative Sandkasse

Relativ massefylde. H3bli0102 Aalborg tekniske skole. Relativ massefylde H3bli0102 1

Opgave: Du skal udfylde de manglende felter ud fra den information der er givet

PROGRAM FOR ASTRONOMIDAGEN FREDAG, DEN 28. MARTS 2014

Skriftlig Eksamen i Moderne Fysik

Mælkevejens kinematik. MV er ikke massiv, så der vil være differentiel rotation. Rotationen er med uret set ovenfra.

Standardmodellen. Allan Finnich Bachelor of Science. 4. april 2013

Torben Rosenørn. Aalborg Universitet. Campus Esbjerg

Stjernedannelse. Anja C. Andersen Niels Bohr Institutet Københavns Universitet

Naturfag 2011 Biologi

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Opgaver til Det lille Fagbibliotek

I dag. Hvad adskiller aktive galakser fra normale galakser? Hvilken betydning har skiven omkring det sorte hul?

Theoretical Wind Models

Marie og Pierre Curie

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Bilagsrapport 6: Analyse af batterier fra husholdninger i Århus Kommune

Marie og Pierre Curie

IDEER TIL INDHOLD OG PRAKTISK AKTIVITETER

Mikronæringsstoffer og Roedyrkning - vækst og sukkerindhold

DE DYNAMISKE STJERNER

NATURFAG Fysik/kemi Folkeskolens afsluttende prøver Terminsprøve 2009/10

Formelsamling i astronomi. Februar 2016

Del 1: Analyse af Solens frekvensspektrum

Lærer Asger Spangsberg Christensen

Fusionsenergi Efterligning af stjernernes energikilde

Transkript:

Stjerneudvikling, grundstofsyntese og supernovaer Jørgen Christensen-Dalsgaard Dansk AsteroSeismologi Center Institut for Fysik og Astronomi

SN 1994D

Starmodels ifølge GOOGLE

Tromsø Astronomiforening Stjernebrettingskomiteen Vitensenteret v/anne stillte med oppskrifter og papir til mange stjernemodeller, godt assistert av Ann Kristin

Birte Christensen-Dalsgaard

Ind i en stjerne Kernereaktioner Strålingstransport Konvektionszone

Fysikken af stjerneindre

Hvis der ikke er hydrostatisk ligevægt.. Tidsskala for frit fald:

Skøn over temperaturen

Energitransport ved varmeledning (stråling) Bemærk: κ afhænger af den kemiske sammensætning, især Z

Temperaturgradient og lysstyrke

Kernereaktioner i stjerner Langsom proces (middellevetiden af en proton i Solens centrum er 5 milliarder år) Kræver overvindelse af Coulombfrastødningen mellem kernerne Kerner med lav ladning reagerer først

Kernereaktioner

Konvektiv ustabilitet Ifølge Archimedes er der ustabilitet hvis ρ 2* < ρ 2 ρ 2* følger P 2 * Så ρ 2 må ikke aftage for langsomt

Konvektion

Konvektion nær solranden

Konvektive områder i stjerner M > 2 M 2 M > M > 1.2 M 1.2 M > M

Stjerners fødested

Stjerners generelle udvikling Udvikling før hovedserien (Iben 1965)

Stjerners generelle udvikling Stjerners fødselslinie Udvikling før hovedserien (Iben 1965) Palla & Stahler (1999)

Stjerners generelle udvikling Hovedserien og hvad der følger (Iben 1967)

Solens udvikling 10.5 Gyr 11 Gyr 10 Gyr 9 Gyr Afslutningen af den centrale brintforbrænding 6 Gyr Den nuværende sol 1 Gyr

Solens udvikling 11 Gyr He flash He forbrænding Afslutningen af den centrale brintforbrænding Den nuværende sol Sackmann et al. (1993; ApJ 418, 457)

Solsystemet om 7 milliarder år?

Ændringer i grundstofsammensætningen 1.0 M

Ændringer i grundstofsammensætningen 2.5 M

Effekten af konvektive kerner

Effekten af konvektive kerner

SN 1987A

Solsystemets grundstofsammensætning

Kernereaktioner

Kernebindingsenergi

Degenereret stof (I) Ekstremt høj massefylde Pauli-princippet presser partikler (elektroner eller neutroner) op i højere kvantetilstande, højere energier og dermed større bidrag til trykket. Endeligt tryk ved forsvindende lille temperatur For rigtig høj massefylde bliver partiklerne ekstremt relativistiske

Degenereret stof (II) Ikke-relativistisk degeneration: M ' 1 M Elektroner: R ' 10 4 km Neutroner: R ' 10 km

Degenereret stof (III) Ekstremt relativistisk degeneration:

Forholdene i centrum

Nuclear burning stages (e.g., 20 solar mass star) Fuel Main Product Secondary Product T (10 9 K) Time (yr) Main Reaction H He 14 N 0.02 10 7 CNO 4 H 4 He

Nuclear burning stages (e.g., 20 solar mass star) Fuel Main Product Secondary Product T (10 9 K) Time (yr) Main Reaction H He 14 N 0.02 10 7 CNO 4 H 4 He He O, C 18 O, 22 Ne s-process 0.2 10 6 3 He 4 12 C 12 C(α,γ) 16 O

Nuclear burning stages (e.g., 20 solar mass star) Fuel Main Product Secondary Product T (10 9 K) Time (yr) Main Reaction H He 14 N 0.02 10 7 CNO 4 H 4 He He O, C 18 O, 22 Ne s-process C Ne, Mg 0.2 10 6 3 He 4 12 C 12 C(α,γ) 16 O Na 0.8 10 3 12 C + 12 C

Nuclear burning stages (e.g., 20 solar mass star) Fuel Main Product Secondary Product T (10 9 K) Time (yr) Main Reaction H He 14 N 0.02 10 7 CNO 4 H 4 He He O, C 18 O, 22 Ne s-process C Ne, Mg 0.2 10 6 3 He 4 12 C 12 C(α,γ) 16 O Na 0.8 10 3 12 C + 12 C Ne O, Mg Al, P 1.5 3 20 Ne(γ,α) 16 O 20 Ne(α,γ) 24 Mg

Nuclear burning stages (e.g., 20 solar mass star) Fuel Main Product Secondary Product T (10 9 K) Time (yr) Main Reaction H He 14 N 0.02 10 7 CNO 4 H 4 He He O, C 18 O, 22 Ne s-process C Ne, Mg 0.2 10 6 3 He 4 12 C 12 C(α,γ) 16 O Na 0.8 10 3 12 C + 12 C Ne O, Mg Al, P 1.5 3 O Si, S 20 Ne(γ,α) 16 O 20 Ne(α,γ) 24 Mg Cl, Ar, K, Ca 2.0 0.8 16 O + 16 O

Nuclear burning stages (e.g., 20 solar mass star) Fuel Main Product Secondary Product T (10 9 K) Time (yr) Main Reaction H He 14 N 0.02 10 7 CNO 4 H 4 He He O, C 18 O, 22 Ne s-process C Ne, Mg 0.2 10 6 3 He 4 12 C 12 C(α,γ) 16 O Na 0.8 10 3 12 C + 12 C Ne O, Mg Al, P 1.5 3 O Si Si, S Fe 20 Ne(γ,α) 16 O 20 Ne(α,γ) 24 Mg Cl, Ar, K, Ca 2.0 0.8 16 O + 16 O Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni 3.5 0.02 28 Si(γ,α)

radiative envelope (blue giant) net nuclear energy generation (burning + neutrino losses) net nuclear energy loss (burning + neutrino losses) total mass of star (reduces by mass loss) convection semiconvection convective envelope (red giant) H burning He burning C burning (radiative) C shell burning burning Ne O C shell burning O O O Si O shell burning Si

Det stellare løg

KOLLAPS! Jernkernens masse overstiger Chandrasekhar-massen Kollaps på kernens dynamiske tidskala (millisekunder) Resten af stjernen aner ikke hvad der foregår (men det finder den ud af!)

Energifrigivelse ved kollaps

SN 1987A

Neutrinoer fra SN1987A

1987A, extended lightcurve Suntzeff et al. (1992; ApJ 384, L33)

1987A, late stages M( 56 Co)=0.07 M, M( 57 Co)=3.3 10 3 M, and M( 44 Ti)=1 10 4 M. τ 1/2 = 278 d τ 1/2 = 60 yr Fransson & Kozma (2002; New Astron. Rev. 46, 487)

Solsystemets grundstofsammensætning Hvor kommer de tungeste grundstoffer fra?

Hvor kommer de tungeste grundstoffer fra? Kernereaktioner er endoterme og Coulombbarrieren er enorm. Neutroner kan intet holde tilbage! s-processen: langsom neutron-indfangning r-processen: hurtig neutron-indfangning

s-processen Producerer stabile kerner langs β- stabilitets-dalen Opererer på lange tidsskalaer

s-stien

Hvor finder den sted? Asymptotiske kæmpestjerner Ustabil variation mellem brint- og heliumforbrænding Neutronproduktion ved

SONG: the Stellar Oscillations Network Group?

SONG-conceptet 1-m klasse teleskoper Coude focus, iod-stabiliseret spektrograf Billedobservationer Robot-operationer 8 enheder fordelt på den nordlige og sydlige halvkugle

Mulig fordeling af SONG enhederne. SONG Conceptual Design Review Århus, March 1,2 2007, Baseline Configuration

4 måneders SONG observationer