De Lijken van Sterren

1
De Lijken van Sterren
Paul Groot Afdeling Sterrenkunde, IMAPP Radboud
Universiteit Nijmegen pgroot_at_astro.ru.nl
2
Kern evolutie

Maar wat gebeurt er in de kern van de
ster? He-fusie is afgelopen en de kern zakt in
om tot C fusie te komen. Maar De kern raakt
gedegenereerd
3
Fermionen en bosonen

Alle deeltjes kunnen ingedeeld worden in
fermionen of bosonen
Fermionen alle normale deeltjes electronen,
protonen, neutronen Bosonen alle
krachtendragers fotonen, W en Z deeltjes,
graviton
4
Heisenberg relatie
Éen deeltje kan niet oneindig goed bepaalde
plaats en snelheid hebben
Werner Heisenberg
?x ?p gt ?3
5
Pauli Principe
Twee fermionen kunnen niet precies dezelfde
quantum toestand hebben.
Wolfgang Pauli
Quantum toestand dezelfde plaats, impuls en
spin.
6
De electronen druk
De dichtheid in een koelende kern loopt zo hoog
op dat electronen als eerste last krijgen van
Heisenberg en Pauli principes De deeltjes
zitten zo dicht bij elkaar dat hun impuls omhoog
moet
7
Gedegenereerde materie
Meer impuls meer druk. Electronen leveren een
druk op die de zwaarte kracht weerstaat.
Pelectron
De ster is gedegenereerd
8
Eigenschappen Gedegenereerde materie

• Druk hangt niet van de temperatuur af.
• Hoe hoger de massa ( zwaartekracht),
• hoe kleiner de ster

9
Fermionen en bosonen
10
In de kern
Dichtheid is zover opgelopen dat de druk door
electronendruk wordt opgewekt. De kern stopt
met samentrekken en straalt aanwezige energie nog
slechts uit
11
Amerikaanse lenzenslijper
Alvan Graham Clark
12
Witte dwergen
13
Witte dwergen
Rwd Raarde Mwd 0.6 Mzon
Dwz ?wd 200 000 ?aarde !!!
14
Dichtheid van rots
?aarde 5 gr/cm3 dwz
?wd 1 miljoen gr/cm3 1000 kg/cm3
15
Dichtheid van witte dwerg
16
Scheiding elementen
In een koelende witte dwerg zakken de zwaarste
elementen naar de bodem.
bv Ne neer He op
17
Kristallisatie
Als temperatuur genoeg afkoelt kan kristallisatie
optreden.
18
Koele dwergen
Witte dwergen koelen slechts heel langzaam door
thermische energie uit te stralen.
19
Chandrasekhar Massa
Hoe zwaarder een witte dwerg, hoe kleiner hij
moet zijn.
0.6 Mzon
1.2 Mzon
Gedegenereerde druk moet hoger worden om
zwaartekracht te weerstaan
20
Chandrasekhar Massa
Hoe zwaarder een witte dwerg, hoe kleiner hij
moet zijn, en hoe hoger de gedegenereerde druk.

gedegenereerd
N(p)
pfermi
Maxwell
impuls
pfermi me v, maar me is vast. Dus als pfermi
omhoog moet als M omhoog gaat, moet dus v omhoog
gaan. En dat gaat fout
21
Chandrasekhar Massa
Er is een maximum massa aan een witte dwerg daar
waar de snelheid v c Deze massa is 1.4
Mzon De Chandrasekhar massa.
En als een witte dwerg zwaarder wordt dan dat?
22
Een neutronen ster
Verdere ineenstorting is een mogelijkheid
(ontploffen ook) Tijdens verhoging van
dichtheid treedt een beta-verval reactie op p
? n e ? De protonen in de witte dwerg
worden omgezet in neutronen. Gelukkig zijn
neutronen ook fermionen door degeneratie kunnen
ze een druk op leveren.
23
Een neutronen ster
M1.4 Mzon R 10 km.
24
Een neutronen ster

• Een opsomming van extremiteiten
• Dichtheid 6 miljard mensen in een
  suikerklontje
• (gt nucleaire dichtheden)
• Magneetveld 104 - 1010 Tesla
• Rotatieperiode 1 10-3 seconde
• Ontsnappings snelheid 0.5 x c

25
Radio pulsars
Jocelyn Bell
Anthony Hewish
26
Radio pulsars
Eerste pulsar van Bell Hewish
27
Radio pulsars
Spinnende neutronen sterren
pulsar 1
pulsar 2
pulsar 3
28
Radio pulsars
29
De Schwarzschild straal
Elk object heeft een Schwarzschild straal Bij
welke straal wordt de ontsnappings-snelheid groter
dan de lichtsnelheid? vesc (2GM/R)1/2,
Stel vesc c, en Rschw 2GM/c2
30
De Schwarzschild straal
Voor 1 Mzon Rschw 2.9 km. Voor de Zon licht
dit dus ver binnen de straal van de Zon. Maar
voor een neutronen ster ligt dit anders
31
De Schwarzschild straal
32
Een zwart gat
Als de massa van een neutronen ster groter wordt
dat de kanonieke 1.4 Mzon, gaat de straal naar
beneden. Stel dit gaat als M-1 1 Mzon levert
2.9 km Rschw Neutronen ster is 1.4 Mzon Rschw
4.0 km, en straal RNS 10 km Als MBH 3
Mzon, Rschw 8.7 km, en RNS 5 km. De
straal wordt kleiner dan de Schwarzschild straal.
En er kan dus niets meer uit de ster
ontsnappen.
33
Een zwart gat
Wanneer en of een zwart gat vormt zegt niets over
de massa waarbij ze kunnen bestaan. Een zwart
gat kan alle mogelijke massas hebben.
Stellaire zwarte gaten moeten een massa hebben
van gt3 Mzon. Dit hangt echter van de fysica in
een neutronen ster af.
Belangrijk bepaling van massa en straal van
neutronenster
34
Vorming van zwarte gaten
Een zwart gat wordt gevormd als een superzware
ster aan het einde van zijn leven komt en in de
supernova explosie de proto-neutronenster te
zwaar wordt en implodeert als zwart gat. Deze
supernova explosies worden nu geassocieerd met
gamma-flitsers (gamma-ray bursts).
collapsar model
35
Dubbelsterren!
Het bepalen van massas en stralen van sterren
vindt bijna altijd plaats in Dubbelsterren!