Seminar zur Experimentalphysik: Plasma, Teilchen, Weltall

Präsentation zum Thema: "Seminar zur Experimentalphysik: Plasma, Teilchen, Weltall"—  Präsentation transkript:

1 Seminar zur Experimentalphysik: Plasma, Teilchen, Weltall
Supernova 1A Seminar zur Experimentalphysik: Plasma, Teilchen, Weltall Robert Seidel SN 1994d

2 Überblick Typen Vorgängerstern Supernovaexplosion
Computer-Simulationen Lichtkurven Zusammenfassung

3 IIb: He-Linie dominant
1.1 Typen von Supernovae Spektrum ent-hält H-Linien? ja nein Supernova II Supernova I IIa: H-Linie dominant Spektrum ent-hält Silizium? IIb: He-Linie dominant nein SN Ia ja Ib: enthält viel He Ic: enthält wenig He

4 2.1 Vorgängerstern Warum enthält das Spektrum keinen Wasserstoff, dafür aber Silizium? Warum ist die absolute Leuchtkraft von verschiedenen SN Ia annähernd gleich hell? Warum beobachtet man keinen Sternenrest nach einer SN Ia? Warum treten SN Ia in allen Galaxien, SN II jedoch hauptsächlich in jüngeren Galaxien auf?

5 2.2 Weißer Zwerg Durchmesser: ca. 10.000 km
Zusammensetzung: Kohlenstoff & Sauerstoff Masse: < 1,4 Sonnenmassen Entartungsdruck Gravitationsdruck Fermigas Ideales Gas

6 3.1 Akkretion Weißer Zwerg Roter Riese
Weißer Zwerg akkretiert H vom Roten Riesen H fusioniert stetig zu He Bildung einer Heliumhülle Massenzunahme bis Chandrasekhargrenze

7 3.2 Fusionsreaktionen Startreaktionen T ≈ 7.108 K r ≈ 2.109 g/cm³
Hohe Coulombbarrieren hohe Zündtemperaturen und niedrige Reaktionsraten (a,g) – Ketten effektiver Es werden kaum schwerere Elemente als 56Ni erzeugt!

8 3.3 Die letzten Sekunden C & O – Verbrennung zu schwereren Elementen
Temperatur steigt an, Dichte bleibt konstant Hohe lokale Energieerzeugungsrate (stark temp.abhängig) Therm. Energie > Fermienergie Aufhebung der Entartung Kern dehnt sich explosionsartig aus Stern wird vollständig zerstört! Es entsteht kein Neutronenstern

9 3.4 Brennfronten Wärmeleitung zunächst dominierend (Deflagration)
Thermonukleare Fusion  vorgemischten chem. Flammen Wärmeleitung zunächst dominierend (Deflagration) Flammengeschwindigkeit nur 100 km/s Einsetzen von Turbulenz Flammenoberfläche und Flammengeschwindigkeit vergrößert Flammengeschwindigkeit ~ km/s Im dichten Zentrum Fusion zu Nickel Fusion zu mittelschweren Elementen während Expansion

10 3.5 Tiefeninformationen SN 2002 bo

11 Modell von Friedrich Röpke
4.1 Simulationen Akkretionsprozess Zündung Explosion Modell von Friedrich Röpke Unterschiedliche Längen- und Zeitskalen Flammendicke ca. 1mm Sterndurchmesser km Nur großskalige turbulente Verwirbelungen direkt auflösbar Rechengitter von 512 x 512 x 512 Zellen à 7,9 km Länge Startbedingungen Temp.: K; Dichte: 2900 t/cm³; je 50% C & O

12 Mehrfachzündungen von Flammenkugeln
4.2 Simulationen t = 0s t = 0,3s Mehrfachzündungen von Flammenkugeln Hohe Temperaturen; Aschedichte niedriger als Rest Pilzform

13 Scherströme erzeugen Verwirbelungen; Brennfront erreicht Oberfläche
4.2 Simulationen t = 0,6s t = 2s Bildung von Substrukturen; Oberflächenvergrößerung & Verbrennungsratenerhöhung Scherströme erzeugen Verwirbelungen; Brennfront erreicht Oberfläche

14 4.2 Simulation einer SN

15 5.1 Lichtkurven Absolute Helligkeit: bis -19,5 mag 56Ni 56Co 56Fe + e+
10 Mrd. L Absolute Helligkeit: bis -19,5 mag Radioaktiver Zerfall von 56Ni zu 56Fe verzögert Abkühlung 56Ni 56Co 56Fe + e+ 9 Tage 112 Tage Ähnlicher Verlauf Standardkerze

16 6. Zusammenfassung SN Ia in Doppelsternsystemen
Weißer Zwerg explodiert vollständig Simulation aufwendig aber annähernd realistisch; Anfangsbedingungen noch willkürlich Standardkerzen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

17 Stoßwelle

18 Masse-Radius-Verhältnis
Fermienergie Masse-Radius-Verhältnis Radius nimmt mit zunehmender Masse ab!

19 Chandrasekhargrenze