Sternentstehung im frühen Universum

Präsentation zum Thema: "Sternentstehung im frühen Universum"—  Präsentation transkript:

1 Sternentstehung im frühen Universum

2 Überblick Das frühe Universum Die ersten Sterne
Auswirkungen auf das Universum Beobachtungen

3 Das frühe Universum Rekombinationsära T = 3000 K z ≈ 1100

4 Das frühe Universum Galaxien und Quasare können erst bei einem z = 6.5 beobachtet werden. Was passiert zwischen z = 6.5 und z = 1100?

5 Das frühe Universum Dark Age
Hauptsächlich atomarer Wasserstoff und Helium nach Rekombinationsära Universum weitestgehend homogen Fluktuationen im Bereich von ~ 10-5

6 Das frühe Universum Die Fluktuationen wachsen mit dem expandierenden Universum zu Instabilitäten

7 Das frühe Universum kollabierende dunkle Materie Halos

8 Das frühe Universum z = 5 z = 10 Tvir Vvir M 1 – σ 2.0x103 K
7.5 km s-1 1.8x107 M☼ 2 – σ 2.8x105 K 88 km s-1 3.0x1010 M☼ 3 – σ 2.3x106 K 250 km s-1 7.0x1011 M☼ z = 10 Tvir Vvir M 1 – σ 6.2 K 0.41 km s-1 1.3x103 M☼ 2 – σ 7.9x103 K 15 km s-1 5.7x107 M☼ 3 – σ 1.5x105 K 65 km s-1 4.8x109 M☼

9 Das frühe Universum Jeans Masse z 5 10 100 MJ 2.7x103 M☼ 6.7x103 M☼

10 Das frühe Universum z « 100: H + e- → H- + hν H- + H → H2 + e-
T ≥ 104 K atomares Wasserstoff kühlen T V σ für z = 5 M für z = 5 σ für z = 10 M für z = 10 ≥ 104 K ≥ 17 km s-1 1.2 2.1x108 M☼ 2.1 8.3x107 M☼ ~ 300 K ~ 2 km s-1 0.76 3.5x105 M☼ 1.3 1.4x105 M☼

11 Das frühe Universum fast homogene Materieverteilung
verschiedene Kühlungen dunkle Materie Halos die kollabieren Kernregion in der Dichte und Temperatur steigen zünden der Proton-Proton-Reaktion Geburt eines Sterns

12 Die ersten Sterne Adaptive Mesh Refinement Simulation von Abel (2000)

13 Die ersten Sterne T. Abel, Grey L. Bryan, Michael L. Norman (2001)

14

15

16 Die ersten Sterne metallfreie Sterne (Population III)
anfangs nur Energieerzeugung durch PP-Zyklus TC ≈ K emittieren H und He ionisierende Photonen pro Sekunde und Sonnenmasse

17 Die ersten Sterne

18 Auswirkungen auf das Universum
Reionisation des Universums z = 10: durchgezogene Linie z = 15: gestrichelte Linie

19 Auswirkungen auf das Universum

20 Auswirkungen auf das Universum
z = 7.7 z = 6.7

21 Auswirkungen auf das Universum

22 Beobachtungen Massenreiche Sterne sehr kurzlebig
Supernovae, Akkretion auf ein Schwarzes Loch…

23 Beobachtungen

24 Beobachtungen

25 Quellen In the Beginning: The First Sources of Light and the Reionization of the Universe, R. Barkana, A. Loeb, arxiv:astro-ph/ v3 11 May 2001 The Formation of the First Star in the Universe, T Abel, G. L. Bryan, M. L. Norman, SCIENCE vol 295 The Dark Age of the Universe, J. M. Miralda-Escude, SCIENCE vol 300 The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization, R. Barkana, SCIENECE vol 313 the end of the reionization epoch by Lyα emitters at z = 6.5 in the subaru deep field (2006)