Gassen mellom stjernene og stjerners liv fra de dannes inntil fusjon av hydrogen starter

1. Gassen mellom stjernene og stjerners liv fra de dannes inntil fusjon av hydrogen starter AST1010 - Forelesning 14 Interstellare skyer - flere typer. Stjernedannelse i kalde skyer. Stjernehoper. Protostjerner og prehovedserie stjerner. Tiden på hovedserien. Etter hovedserien inntil helium fusjonerer.

2. Skyer av gass og støv • Tåker av gass og støv finnes mellom stjernene. • Skyene inneholder 10% av vanlig masse i vår galakse. • De består av hydrogen– og helium gass, små mengder av de andre grunnstoffene og støv. • Grunnstoffer: 90% H, 10% He, 0.1% tyngre grunnstoffer • Støvpartikler i skyer omfatter: • Små kullbaserte – 5 x 10-6 mm,polyaromatiske hydrokarboner (eksosgass). • Komplekse strukturer med kull eller silisiumkjerner – 3 x 10-4 mm. • I de kaldeste skyene finnes gassmolekyler. • H2 (molekylært hydrogen), CO (karbonmonoksid), H2 O (vann), NH3 (ammoniakk), H2 CO (formaldehyd), flere typer alkoholer, mm. • I alt er det påvist ca 150 ulike molekyler. • Stjernedannelse foregår i de kaldeste og tetteste tåkene. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

3. Klassifikasjon av interstellare skyer • Tre hovedtyper av tåker etter utseende: • Emisjonståker. • Refleksjonståker. • Mørke absorberende tåker. • Tre hovedtyper etter fysiske kriterier: • H II områder. • Vanlige hydrogenskyer. • Kjempestore Molekylskyer. Vi skal gi eksempler på de ulike typene. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

4. To refleksjonståker og en emisjonståke AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

5. Fluorescence • - UV foton fra en • varm O eller B • stjerne ioniserer • hydrogen. • Rekombinasjon til • n=3 leder bl.a. til • utsendelse av et Ha • foton n=3 til n=2. • som kan observeres • Til slutt emitteres • La linjen. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

6. Blå refleksjonståker framkommer ved spredning av lysetpå støvpartikler i gassen. R ~ l-4 slik at blått spres mye mer enn rødt lys Jfr. blå himmel om dagen – rød solnedgang

7. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

8. Interstellar ”reddening” • Stjernene blir tilsynelatende rødere enn de er. • NB! Ikke det samme som Doppler rødforskyvning. • Feil i anslag av stjernens farge, og dermed dens temperatur. • Effekt av skyer, men også av tynnere diffus gass mellom stjernene som ikke er i skyer. • Fullstendig blokkering av lyset fra stjerner som ligger bak tette skyer. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

9. Kjempestore molekylskyer”Giant Molecular Clouds” • 3 stadier av hydrogen i skyene: • Kalde skyer: H2 – molekyler. • Varmere skyer: vanlig atomært hydrogen, H. • Varme skyer: ionisert hydrogen, H II områder. • Stjernedannelsen skjer i de mørke, tette skyene, som vesentlig består av hydrogen molekyler, H2. • Skyene må være kalde med stor nok tetthet dersom sammentrekningen skal begynne. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

10. Hestehodetåken - en ugjennomsiktig molekylsky

11. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

12. Bok globuler i IC2944 Bok globu- lene er ugjennom- siktige mot en rødt lysende bakgrunn i en emisjons- tåke. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

13. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

14. Hva må til for å få gassen til å trekke seg sammen? • Temperatur så lav som 10 K kombinert med høy tetthet. • Høyere temperatur molekylene beveger seg så raskt at gassen spres. • Gravitasjonskreftene må være sterke  mye masse i lite volum, altså stor tetthet. • En sammenpressing fra utsiden vil kunne starte en sammentrekning og er kanskje også nødvendig. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

15. Sammenpressing: Fem mulige årsaker • Supernovaeksplosjon – supernovaen kaster av seg et gass-skall som farer ut fra stjernen med supersonisk hastighet og treffer en interstellar sky. • Kollisjon mellom to interstellare skyer. • Stråling fra en eller flere svært lysende stjerner skyver gass utover fra stjernen og pakker den sammen. • Turbulente bevegelser inne i skya. • ”Spiralbølger” i noen galakser. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

16. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

17. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

18. Faser i stjerneutviklingen • Kald sky fragmenterer til klumper på ∼ 50 solmasser, som trekker seg sammen. • Protostjerne fasen – sentralobjektet varmes opp men mottar fortsatt gass som faller inn fra skya rundt stjernen. Energikilden er fallenergi. • Prehovedserie fasen – innfall av gass stopper, stjerna varmes fortsatt opp, men fusjon av hydrogen er ennå ikke startet. • Hovedseriefasen – stjerna er nå stabil, er på hovedserien og fusjonerer hydrogen til helium. • Fusjonen slutter – posthovedserie fasen. • Antenning av helium fusjon 3 x 4He  12C. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

19. Sky med 104 solmasser Fragmenterer i klumper på 10- 50 solmasser og størrelse ~ 0.1 pc. Klumpene blir til protostjerner i løpet av ≈10 Mår for sola.

20. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

21. Proto- og prehovedserie fase • Indre delene av skya faller sammen til et sentralobjekt. Massen øker sterkt. • Kollaps gir dobbelt- eller enkeltstjerner med og uten planetskiver. • Protostjernefase varer i 3×106 år for en stjerne som sola. • Innfall av gass og støv stoppes av stjernevind og kraftig stråling - gir prehovedserie stjerne. • Energi fremdeles fra sammentrekning inntil temperatur i sentrum når ca 107 K. • Fusjon starter og lager nok energi til å stoppe videre sammentrekning. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

22. T-Tauri stjerner 1) Tidlig fase i stjernens liv. 2) Sterk strøm av gass i en jet ut langs. rotasjonsaksen 3) In-flow fra gass-skiven. 4) Aktivitet på overflaten – flares, flekker. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

23. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

24. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

25. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

26. Stjerner kan også bli for store – mer enn 100 solmasser

27. Stjernedannelse, stjernehoper og H II områder

28. M11 AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

29. M50 AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

30. NGC 2264 og Pleiadene AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

31. Livet på hovedserien * Stjerner på hovedserien øker i lysstyrke i løpet av sin levetid der. * For sola er økningen omtrent 30%.

32. Levetid på hovedserien for stjerner Levetider stemmer rimelig bra med rela-sjonen mellom masse og lysstyrke : t ~ M-2.5 for stjernetyper tidligere enn M. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

34. Helium fusjon • Kjernen fortsetter å varmes opp inntil den når 120 x 106 K. • Da begynner heliumfusjon i en kjerne som har en radius som bare er 0.1% av stjernens radius. • Trippel alfa prosessen ved 120 MK: • 4He + 4He + 4He 12C + g • Også 12C + 4He 16O + g • Heliumbrenning pågår i ca 20% av den tid hydrogenbrenningen varer. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

35. Gradvis heliumbrenning eller helium flash? • Stjerner med masser over 2 (4) solmasser har gradvis overgang til heliumbrenning. • Gassen i det indre er en ’normal’ gass, der trykket øker når temperaturen øker • Stjerner med masse under 2(4) solmasser vil bestå av degenerert gass i det indre. • Trykk nesten uavhengig av temperatur. • Temperaturen kan øke eksplosivt. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

36. Normal og degenerert gass AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

37. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

38. En kulehop. • Kulehoper • kan ha opp • til en million • stjerner. • De er stabile. • Gravitasjon • holder dem • sammen. • Stjernene i • kulehoper • kan være • meget gamle.

39. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

41. Populasjoner og metallinnhold i stjerner Skiller populasjonene gjennom spektrene: Populasjon II stjerner (øverst) - metallfattige og ’gamle’ Populasjon I stjerner (nederst) - metallrike og ’unge’ AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser

42. Slutt på forelesning 2 Slutt på forelesning 14. Neste gang: Stjernenes sluttstadier. AST1010 - Stjerners dannelse og livsfaser