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

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Präsentation zum Thema: "Entwicklung der Sterne II Das Ende Weiße Zwerge, Neutronen Sterne, Schwarze Löcher von Jörn-Oliver Vogel."—  Präsentation transkript:

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>8M sol Supernova Neutronensterne Schwarze Löcher Hawkingstrahlung Primordiale Schwarze Löcher

3 Sternenentwicklung nach dem Hauptreihenstadium Stark von Masse und Zusammensetzung abhängig

4

5 : 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

6 1. pp- Kette Wasserstofffusion nach He 2. Kern wird Wasserstoff arm 3. H Fusion in Schale um den isothermen He-Kern -> Schönberg Chandrasekhar Limit

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

8 Zurück bleibt ein weißer Zwerg

9 Planetary Nebular with white Dwarf

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

11

12 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

13 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

14 Fit SN

15

16 SN1054 Krebsnebel

17 SN 1998dh in NGC 7541 SN 1998S in NGC 3877

18 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*M sol Neutronen Sterne

19 Der Radius beträgt für M=1.4 M sol etwa km Die Dichte beträgt 6.65E14 g/cm 3 ungefähr das Doppelte der normalen Kerndichten( Erdbevölkerung wäre auf 1cm 3 komprimiert ) Die Beschleunigung auf der Oberfläche ist 190*10 9 g Erde

20 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)

21 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)

22 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

23 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*M sol

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

25 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 L sol und mit Maximum im Röntgenbereich

26 Krebs Pulsar in Röntgen- und sichtbaren Licht

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

28 Übersteigt die Masse des Kerns nach einer Supernova 3*M sol so kann die Neutronenentartung nicht mehr entgegenwirken- Der Kern kollabiert zu eine Singularität

29 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

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

31 "SgrA*" Radio Quelle

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

33 mechanismus Vakuumpolarisation eines der virtuellen Teil gerät innerhalb von R s. Es wurde ein reelles Teilchen erschaffen und ein Teil der S.L. Masse verbraucht

34 Der Nettoeffekt Emission von Gammastrahlung Im Endstadium Explosion von Partikeln Primordiale S.L. von 5* 11 Kg würden bei Entstehung vor 20 bis 20 Milliarden Jahren Gammastrahlung mit 100 MeV aussenden Obergrenze: nicht mehr als 200 Primordiale SL mit 5*10 11 Kg in jedem Kubiklichtjahr

35 Literatur Modern Astrophysics, B.W. Carroll& D.A. Ostlie; Addison-Wesley Experimentalphysik 4, Demtröder; Springer es/sn/sn.html

36 Zu guter Letzt: Frohes Fest!


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