Stjärnorna och deras utveckling



Relevanta dokument
Kan vi göra prognoser för solens aktivitet? Resultat från forskning i stjärnors magnetiska aktivitet

2 H (deuterium), 3 H (tritium)

Universums tidskalor - från stjärnor till galaxer

Astronomi. Vetenskapen om himlakropparna och universum

Mätning av stjärnors avstånd:

Översiktskurs i astronomi Lektion 7: Solens och stjärnornas energiproduktion samt utveckling

Stjärnors död samt neutronstjärnor. Planetära nebulosan NGC (New General Catalogue) Kattöganebulosan

CYGNUS. Länktips! Kallelse: Årsmöte 15 mars 2012

Solens energi alstras genom fusionsreaktioner

Inspirationsdag i astronomi. Innehåll. Centret för livslångt lärande vid Åbo Akademi Vasa, 24 mars 2011

Vi ser Vintergatan som ett dimmaktigt bälte över himmelen.

Rapport om Solenergikurs Sol 20 Sida 1 av 6. Kurs innehåll SOL 20

En rundvandring i rymden

Innehållsförteckning. Innehållsförteckning 1 Rymden 3. Solen 3 Månen 3 Jorden 4 Stjärnor 4 Galaxer 4 Nebulosor 5. Upptäck universum med Cosmonova 3

Det kosmiska kretsloppet

Orienteringskurs i astronomi Föreläsning 1, Bengt Edvardsson

Vilken av dessa nivåer i väte har lägst energi?

Vågkraft och tidvattenkraft

Från Jorden mot Universum

Varifrån kommer grundämnena på jorden och i universum? Tom Lönnroth Institutionen för fysik, Åbo Akademi, Finland

Översiktskurs i astronomi Lektion 7: Solens och stjärnornas energiproduktion samt utveckling

Introduktion. Stjärnor bildas, producerar energi, upphör producera energi = stjärnor föds, lever och dör.

LÖSNING TILL TENTAMEN I STJÄRNORNA OCH VINTERGATAN, ASF010

Från nebulosor till svarta hål stjärnors födelse, liv och död

Instuderingsfrågor för godkänt i fysik år 9

Universum en resa genom kosmos. Jämförande planetologi. Uppkomsten av solsystem

Relativitetsteorins grunder, våren 2016 Räkneövning 6 Lösningar

Erfarenheter från ett pilotprojekt med barn i åldrarna 1 5 år och deras lärare

Astronomi. Hästhuvudnebulosan. Neil Armstrong rymdresenär.

Edwin Hubbles stora upptäckt 1929

Astrofysikaliska räkneövningar

Solen och andra stjärnor 24 juli Stefan Larsson. Mer kap 3 Stjärnors egenskaper

Extramaterial till Boken om NO 1-3

Stjärnors struktur och utveckling Ulf Torkelsson

Viktig information, aktualiteter! Vi träffas första gång år 2016, på Industrimuséet tisdagen den 12 januari.

3. Värmeutvidgning (s )

Upptäckten av gravitationsvågor

Kängurun Matematikens hopp Benjamin 2006 A: B: C: D: E:

Temperatur. Quizz. Temperatur 10/21/13. Om vi bestämmer at kokande vaten har 212 och is har 32, vad har vi gjort?

Saturnus snurrar fort, ett varv tar bara 11 timmar. Det tar 30 år för den att färdas ett varv runt solen.

- kan solens energikälla bemästras på jorden?

Stjärnors födslar och död

Svarta hål lyser upp universum

CYGNUS. Östergötlands Astronomiska Sällskap. Nr 1, Innehåll. < > Medlemsblad för

Hävarmen. Peter Kock

Universum. Stjärnbilder och Världsbilder

Presentation vid dialogmöte i Råneå av Arbetsgruppen för Vitåskolan. Presentationen hölls av Ingela Lindqvist

Invandrarföretagare om att starta, driva och expandera företagande i Sverige

Träningslära. Årskurs 8

Kosmologi. Universums utveckling. MN Institutionen för astronomi. Av rättighetsskäl är de flesta bilder från Wikipedia, om inte annat anges

Solsystemet. Lektion 15 (kap 7-8)

Kosmologi - läran om det allra största:

Översiktskurs i astronomi Lektion 6: Planetsystem forts. Solsystemet I: Banor. Solsystemet II: Banplanet

Kalla Vindar ( och Heta Galaxkärnor) Susanne Aalto Rymd och Geovetenskap Chalmers

Fenomenala rymdbilder - en utställning i Kungsträdgården

Inspirationsdag i astronomi. Innehåll. Centret för livslångt lärande vid Åbo Akademi Vasa, 24 mars 2011

Stjärnors spektralklasser; dubbelstjärnor Ulf Torkelsson

Ämne - Fysik. Ämnets syfte

Utforska rymden med iphone

Fördjupningsarbete i samband med Steg 3 hösten 2010 skrivet av Maria Jansson

Tentamen i SG1102 Mekanik, mindre kurs

Solsystemet II: Banplanet. Solsystemet I: Banor. Jordens magnetfält I. Solsystemet III: Rotationsaxelns lutning mot banplanet. Solvind 11.

Vi skall skriva uppsats

David Wessman, Lund, 30 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 5. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.

Elins bok om Rymden. Börja läsa

Allt börjar... Big Bang. Population III-stjärnor. Supernova-explosioner. Stjärnor bildas

BIG BANG! Lärarhandledning

Vanlig materia (atomer, molekyler etc.) c:a 4%

VATTENFALL VINDKRAFT AB Bilaga till punkt 9, Kulturmiljö

Från atomkärnor till neutronstjärnor Christoph Bargholtz

Kvalitetsmätning Hemtjänst 2011

Min bok om. planeterna. Namn:

Robot och bete. Torbjörn Lundborg, Växa Sverige

1755: Immanuel Kant, The Universal Natural History and Theories of the Heavens.

Mot ett mer jämställt arbetsliv och privatliv?

Resultat från nationella prov i årskurs 3, vårterminen 2014

Lathund, procent med bråk, åk 8

När jag har arbetat klart med det här området ska jag:

Framtidens Energi: Fusion. William Öman, EE1c, El och Energi linjen, Kaplanskolan, Skellefteå

Universums expansion och storskaliga struktur Ulf Torkelsson

Allmän rymdfysik. Plasma Magnetosfärer Solen och solväder. Karin Ågren Rymdfysik och rymdteknik

Referensvärden samtliga undergrupper

Referensvärden samtliga resultatenheter

LPP laboration. Förmågor: Centralt innehåll: Kunskapskrav:

Mål och betygskriterier i Fysik

Kumla Solsystemsmodell. Skalenlig modell av solsystemet

Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 8,5 poäng och

Universum. en symfoni i skönhet och elegans

Mörk materia och det tidiga universum Joakim Edsjö Stockholms Universitet

Din fantastiska kropp

PB 186, VANDA, FINLAND, tel. 358 (0) , fax 358 (0)

85 % produkterna som annonseras. har köpt något de läst om i tidningen. ANNONSFAKTA & PRISLISTA 2016

Översiktskurs i astronomi Hösten 2009

Orienteringskurs i astronomi Föreläsning 5,

% Totalt (kg) Fetma >

3:an på en skola som heter Dalaskolan. Jag. har en bästa vän som heter Jesper. Han och. jag älskar att åka gokart och att spela på

Lokal pedagogisk plan

LUFT, VATTEN, MARK, SYROR OCH BASER

Tåget går mot jul! Virka ditt sötaste luciatåg del 1 av 3

Andelen kvinnor av de företagsamma i Dalarna uppgår till 27,4 procent. Det är lite lägre än riksgenomsnittet (28,5 procent).

Transkript:

Stjärnorna och deras utveckling Nebulosor med stjärnfödsel (LH95, STSci) Astronomiseminarium för lärare 20.4 2009 FD Thomas Hackman, Helsingfors universitets observatorium Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 1

Innehåll Vad är en stjärna? Hur uppkommer stjärnor? Stjärnors struktur: Solen som exempel Stjärnornas slutskeden Stjärnor och liv i universum M80 klotformig stjärnhop Hubble ST (STScI) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 2

1. Inledning Största delen av universums ljus kommer från stjärnorna Stjärnorna är samlade i galaxer: I Vintergatan finns mer än 100 miljarder stjärnor Solens närmaste grannstjärna: Proxima Centauri: 4 10 13 avstånd ca km Jungfruns galax-hop med Vintergatans stjärnor i förgrunden (Wikipedia) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 3

2. Vad är en stjärna Stjärnor består av het gas (plasma) Vid födseln : Mest väte (H) och helium (He) Högst några % andra grundämnen Stor massa och storlek hög temperatur i centrum Om en gas-kropp är tillräckligt stor och tät temperaturen i centrum tillräckligt hög för kärnreaktioner (fusion) kroppen blir en stjärna Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 4

2.1 Stjärnors energiproduktion Vanligen fusionsreaktioner Gravitationsenergi (i vissa utvecklingsfaser) Kärnreaktioner: Vanligen fusion av väte till helium Fusion av andra lätta grundämnen i slutet av stjärnans liv H -> He via pp-kedjan (Wikipedia) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 5

2.2 Stjärnors jämvikt Stjärnor befinner sig normalt i hydrostatisk jämvikt: Gravitationen strävar att komprimera Gasens tryck strävar att utvidga Jämvikt dp dr GM r r 2 r Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 6

2.3 Stjärnors storlekar och temperaturer Massan: 0.08 ca 100 solmassor Normal stjärna (i huvudserien): Större massa högre temperatur Yttemperaturen för stjärnor: 3000 40000 K Temperaturen i centrum: Miljoner K Stjärnors klassificering enligt temperatur: Spektralklasser: O, B, A, F, G, K, M enligt sjunkande yttemperatur (40000 K 3000 K) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 7

2.3 För liten eller för stor Om massan < 0,08 solmassor pp-kedjan startar inte brun dvärg Om massan > ca 100 solmassor för intensiv energiproduktion, gravitationen förmår inte hålla ihop stjärnan stjärnornas massor 0.08M -- 100M Kuvat: Hubble ST (STScI) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 8

3.1 Stjärnor uppkommer ur interstellär materia Gravitationell kollaps i ett gasoch stoftmoln: Materia faller mot centrum av ett molnfragment Kärnområdet blir optiskt tätt gravitationsenergin kan inte stråla ut temperaturen i kärnan stiger Protostjärna PMSstjärna (stjärnor före huvudseriefasen) Huvudserie-stjärna Huvudserien börjar när vätets fusionsreaktioner startar Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 9

3.2 Nyfödda stjärnors stoftskivor Bilder: Hubble ST (STSci) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 10

3.3 Huvudserie-fasen Under huvudserien strålar stjärnan jämt och är i jämvikt Energikällan: Fusion av H till He Huvudserien är den längsta fasen i stjärnans liv: Ca 100 miljarder år för små stjärnor Ca 10 miljarder år för solen Ca 5 miljoner år för de största stjärnorna När H tar slut i kärnan upphör huvudseriefasen Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 11

4. Solen En lagom stor stjärna i sina bästa år Solen genom en vanlig kameralins (Wikipedia) Solen 7.7.1992 (Big Bear Solar observatory/njit) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 12

4.1 Solens position Solen är mellan två stora spiralarmar i Vintergatan Bild: NASA/JPL- Caltech/R. Hurt Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 13

4.2 Solens struktur Radie ca 700 000 km Effektiv yttemperatur T eff ~ 5800 K Central temperatur T c ~ 14 000 000 K Luminositet L ~ 4. 10 26 W Massa M ~ 2. 10 30 kg Sammansättning (vid ytan): Väte (H) 73% Helium (He) 25% Andra grundämnen: Syre (O), kol (C), järn (Fe) Solens ålder ~ 5 miljarder år Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 14

4.3 Solens inre struktur Kärnan = innersta delen Solens inre är radiativ: Energin transporteras med strålning Solens yttre skikt är konvektiva: Energin transporteras med strömningar Solens struktur (Sakurambo, Wikipedia) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 15

4.4 Solens rotation Solen roterar inte som en fast kropp utan differentiellt: Ekvatorn roterar snabbare än områdena kring polerna Differentialrotationen beror på konvektion Solens inre rotation undersöks med hjälp av helioseismologi Solens differentialrotation vid olika djup och latituder (R. Howe/NOAO) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 16

4.5 Solens magnetiska aktivitet Konvektionen + differentialrotationen magnetisk dynamo Magnetisk aktivitet syns bl.a. som: Fläckar Flare, korona-utbrott Facklor, plager... Solfläckar och flare-utbrott, Big Bear Solar Observatory (NJIT) http://sohowww.nascom.nasa.gov/bestofsoho/movies/movies2.html#flares Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 17

4.5 Solens aktivitets-cykel Solfläckarna följer en ~ 11 års (kvasi)period Egentligen ~22 års magnetisk cykel Långtidsvariationer kan möjligen påverka jordens klimat Bild: Wikipedia Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 18

5. Stjärnors slutskeden När vätet tar slut i centrum av stjärnan obalans Gravitationen klämmer ihop kärnan Stjärnans slutskeden beror på dess storlek: Liten stjärna vit dvärg Stjärnan av solens storlek röd jätte vit dvärg Största stjärnorna röd jätte supernova möjligen neutronstjärna eller svart hål Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 19

5.1 Planetära nebulosor Slutskedet av sol-liknande stjärnor: Gas strömmar ut i rymden planetär nebulosa med vit dvärg i mitten Spirograf, Kattögat och Eskimo -nebulosorna, (HST, STScI) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 20

5.2 Slutskeden för de största stjärnorna (M > 15 M ) Mycket kraftig utvidgning som röd superjätte När vätet tagit slut fusioneras successivt tyngre grundämnen lökaktig struktur Ori, STSci Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 21

5.3 Supernova (typ II) Ändpunkten för fusionsreaktionerna: Fe När Fe-kärnan växer tillräckligt kollaps explosionsartade fusionsreaktioner i de yttre skikten en stor del av stjärnan exploderar som supernova (typ II) Kvar blir en kompakt stjärna: Neutronstjärna eller svart hål Krabb-nebulosan: Resterna av supernovan anno 1054 (Hubble ST, STScI) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 22

6.1 Materians kretslopp Interstellär materia Kompakta stjärnor Gasmoln Stjärna Bilder: HST & ESA Image Gallery Stjärnrester Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 23

6.2 Stjärnor som källor för liv i universum Stjärnor är långvariga och stabila energikällor Nästan alla grundämnen tyngre än helium har uppkommit via stjärnors utveckling Solsystemet uppkom ur återanvänt stjärnstoft Nästan alla stjärnor har planeter Det finns > 100 miljarder galaxer, varje galax har ~ 100 miljarder stjärnor Planet som graviationslins Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 24

Material Universum nu kursens hemsida: http://www.astro.helsinki.fi/opetus/kurssit/univnu/unu.hml Karttunen et al.: Tähtitieteen perusteet Huovelin & Schultz: Tähtien rakenne ja kehitys (http://www.astro.helsinki.fi/opetus/kurssit/trak/pruju/trk_main.pdf) Stjärnorna och deras utveckling, 20.4 2009 25