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Entwicklung der Sterne II

Entwicklung der Sterne II. Das Ende Weiße Zwerge, Neutronen Sterne, Schwarze Löcher. von Jörn-Oliver Vogel. Entwicklung nach dem Hauptreihenstadium Leichte Sterne Weiße Zwerge Massivere Sterne M>8M sol Supernova Neutronensterne Schwarze Löcher Hawkingstrahlung

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Entwicklung der Sterne II

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Presentation Transcript

  1. Entwicklung der Sterne II Das Ende Weiße Zwerge, Neutronen Sterne, Schwarze Löcher von Jörn-Oliver Vogel

  2. Entwicklung nach dem Hauptreihenstadium • Leichte Sterne • Weiße Zwerge • Massivere Sterne M>8Msol • Supernova • Neutronensterne • Schwarze Löcher • Hawkingstrahlung • Primordiale Schwarze Löcher

  3. Sternenentwicklung nach dem Hauptreihenstadium • Stark von Masse und Zusammensetzung abhängig

  4. : 1-2: Hauptreihen-Stadium 2-3 : Erschöpfung des H-Vorrats im Kern 3-4:H-Brennen in Schale um He Kern 6:Begin He-Brennen im Kern

  5. pp- Kette Wasserstofffusion nach He • Kern wird Wasserstoff arm • H Fusion in Schale um den isothermen He-Kern -> Schönberg Chandrasekhar Limit

  6. Kern kollabiert und wird vom Elektronenentartungsdruck aufrechterhalten • Bei genügend hohen Temperaturen zündet der Tripple-Alpha-Prozess für M<2Msol ist die Zündung explosiv (Helium Core Flash), so dass keine kontinuierliche Fusion stattfindet. -> Teilweise Abstoßung der Hülle MKern=1,5 Msol R=0,008 Rsol=3E10kg/m3

  7. Zurück bleibt ein weißer Zwerg

  8. Planetary Nebular with white Dwarf

  9. Entwicklung Massiverer Sterne • Fusion von schwereren Kernen • Immer weniger Energie/Fusion entsteht -> starker Umsatz um Druck zu erhalten

  10. Supernova • Nach dem Ende des Fe-Brennens (1Tag) • T=8E9K , =1E10g/cm3 for M=15Msol ->Photodeintegration->Elektroneneinfang-> plötzlicher Verlust des Elektronenentartungsdruck • Freier Fall auf Zentrum bis 3XKerndicht (8E14g/cm3) erreicht ist • Bei Elektroneneinfang->Neutrinoproduktion • Rückprall einfallender Materie am Neutronenkern->Schockwelle nach Außen

  11. Kollision Schockwelle und weiter einfallende Materie • 99% der 5E47J wird als Neutrinostrahlung abgeben • Verdichtung(optisch dicht für Neutrinos) und Photodesintegration-> Energieverlust+Erhöhung Teilchenzahl • Druckwelle ->Abstoßung der Hülle • Freie Neutronen lagern an Fe-Kerne Synthese von schweren Elementen

  12. Fit SN1987 13.20

  13. SN1054 Krebsnebel 1973-2000

  14. SN 1998dh in NGC 7541 SN 1998S in NGC 3877

  15. Neutronen Sterne • 1932 Von Walter Baade und Fritz Zwicky vorgeschlagen • Die Neutronen Sterne entstehen aus den entarteten Kernen von Supergiganten in der Nähe der Chandrasekhar Grenze maximal 3*Msol

  16. Der Radius beträgt für M=1.4 Msol etwa 10-15 km • Die Dichte beträgt 6.65E14 g/cm3 ungefähr das Doppelte der normalen Kerndichten( Erdbevölkerung wäre auf 1cm3 komprimiert ) • Die Beschleunigung auf der Oberfläche ist 190*109gErde

  17. Aufbau • Es gilt den Gleichgewichtszustand von 10^57 Nukleonen zu finden • Bei hohen Dichten werden die Elektronen relativistisch und Elektroneneinfang durch die Kerne ist möglich(Neutronization)

  18. Da die Elektronen komplett degeneriert sind, sind eine freien Zustände mehr für das Elektron aus dem Betazerfall frei. • Bei roh 4E11g/cm^3 freie Neutronen außerhalb der Kerne (neutron drip)

  19. Für Dichten von 4E12 g/cm^3 übersteigt der Druck durch degenerierte Neutronen den Elektronen • Wenn die Dichte der Kerndichten entspricht gibt es nur noch ein Gemisch aus n, p und e in einem Verhältnis 8:1:1. • n und p in Form von Superfluiden

  20. Für höhere Dichten sind die Mechanismen noch sehr unbekannt, hier freie Neutronen via Starken WW untereinander und mit den Freien Protonen ww. • Für die doppelte Kerndichte sind außerdem Neutronenzerfälle in Proton und Pi- möglich • Die maximale Masse ist 3*Msol

  21. Abgeleitete Eigenschaften • Impulserhaltung+ stark Kontraktion –> sehr schnelle Rotation • Erhaltung des Magnetischenflusse -> extremstarkes Magnetfeld • Schnelle Rotation+starkes B-Feld -> Pulsar

  22. Entstehung bei T=10^11K Abkühlung URCA Prozess für 1 Tag(bis zur Entartung der Kernbausteine) • Ab T=10^9 für tausend Jahre andere Neutrinoemissionen • Danach Photonstrahlung von der 10^6 K heißen Oberfläche, mit Lsol und mit Maximum im Röntgenbereich

  23. Krebs Pulsar in Röntgen- und sichtbaren Licht

  24. Schwarze Löcher Entstehung • Durch Supernovae • Beim Urknall bzw. kurz danach (primordial) • Neutronenstern in einem engen Doppelsternensystem

  25. Übersteigt die Masse des Kerns nach einer Supernova 3*Msol so kann die Neutronenentartung nicht mehr entgegenwirken- Der Kern kollabiert zu eine Singularität

  26. Schwarze Löcher : Alle Objekte deren Masse innerhalb des Schwarzschildradius konzentriert ist • S.L. umgeben von Ereignishorizont • Von Außen ist ist die Zeit am E.H. eingefroren • S.L. hat 3 Quantenzahlen Masse, Drehimpuls, elektrische ?(magnetische) Ladung

  27. Suche Nach S.L. • Suche nach Doppelsternen die Röntgenstrahlen aussenden • ->Berechnung der Masse (M>3Msol)

  28. "SgrA*"Radio Quelle

  29. Hawking Strahlung • Klassische allg. Relativitätstheorie unendliche Lebensdauer • Stephen 1974 Hawking : QM+GR • S.L. verdampfen langsam proportional zu 1/M^2

  30. mechanismus • Vakuumpolarisation eines der virtuellen Teil gerät innerhalb von Rs. • Es wurde ein reelles Teilchen erschaffen und ein Teil der S.L. Masse verbraucht

  31. Der Nettoeffekt Emission von Gammastrahlung • Im Endstadium Explosion von Partikeln • Primordiale S.L. von 5*11Kg würden bei Entstehung vor 20 bis 20 Milliarden Jahren Gammastrahlung mit 100 MeV aussenden • Obergrenze: nicht mehr als 200 Primordiale SL mit 5*1011Kg in jedem Kubiklichtjahr

  32. Literatur • Modern Astrophysics, B.W. Carroll& D.A. Ostlie; Addison-Wesley • Experimentalphysik 4, Demtröder; Springer • http://spiff.rit.edu/classes/phys230/lectures/sn/sn.html • http://hubblesite.org/ • www.Eso.org

  33. Zu guter Letzt: Frohes Fest!

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