Entwicklung der Sterne II Das Ende Weiße Zwerge, Neutronen Sterne, Schwarze Löcher von...

Entwicklung der Sterne IIDas Ende

Weiße Zwerge, Neutronen Sterne, Schwarze Löcher

von Jörn-Oliver Vogel

Entwicklung nach dem Hauptreihenstadium Leichte Sterne

Weiße Zwerge

Massivere Sterne M>8Msol

Supernova Neutronensterne Schwarze Löcher

Hawkingstrahlung

Primordiale Schwarze Löcher

Sternenentwicklung nach dem Hauptreihenstadium

Stark von Masse und Zusammensetzung abhängig

:

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

1. pp- Kette Wasserstofffusion nach He

2. Kern wird Wasserstoff arm

3. H Fusion in Schale um den isothermen He-Kern

-> Schönberg Chandrasekhar Limit

08.0

M

M IKern

5. Kern kollabiert und wird vom Elektronenentartungsdruck aufrechterhalten

6. Bei genügend hohen Temperaturen zündet der Tripple-Alpha-Prozess

für M<2Msol ist die Zündung explosiv (Helium Core Flash), so dass keine kontinuierliche Fusion stattfindet.

-> Teilweise Abstoßung der Hülle

MKern=1,5 Msol R=0,008 Rsol =3E10kg/m3

CHeBe

BeHeHe126

42

84

84

42

42

Zurück bleibt ein weißer Zwerg

Planetary Nebular with white Dwarf

Entwicklung Massiverer Sterne

Fusion von schwereren Kernen

Immer weniger Energie/Fusion entsteht -> starker Umsatz um Druck zu erhalten

452562828

321616

24420

4201212

20416

16412

HeFeNiSiSi

SiOO

MgHeNe

HeNeCC

NeHeO

OHeC

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->NeutrinoproduktionRückprall einfallender Materie am

Neutronenkern->Schockwelle nach Außen

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

Fit SN1987 13.20

SN1054 Krebsnebel 1973-2000

SN 1998dh in NGC 7541

SN 1998S in NGC 3877

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*Msol

Neutronen Sterne

Der Radius beträgt für M=1.4 Msol etwa 10-15 km

Die Dichte beträgt 6.65E14 g/cm3 ungefähr das Doppelte der normalen Kerndichten( Erdbevölkerung wäre auf 1cm3 komprimiert )

Die Beschleunigung auf der Oberfläche ist 190*109gErde

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)

39 /10 cmg

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)

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

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*Msol

Abgeleitete Eigenschaften

Impulserhaltung+ stark Kontraktion –> sehr schnelle Rotation

Erhaltung des Magnetischenflusse -> extremstarkes Magnetfeld

Schnelle Rotation+starkes B-Feld -> Pulsar

Entstehung bei T=10^11K Abkühlung URCA Prozess für 1 Tag(bis zur Entartung der Kernbausteine)

Ab T=10^9 für tausend Jahre andere NeutrinoemissionenDanach Photonstrahlung von der 10^6 K heißen Oberfläche, mit Lsol und mit Maximum im Röntgenbereich

e

e

vnep

vepn

Krebs Pulsar in Röntgen- und sichtbaren Licht

Schwarze Löcher

Entstehung

Durch Supernovae

Beim Urknall bzw. kurz danach (primordial)

Neutronenstern in einem engen Doppelsternensystem

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

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

2/2 cGMRs

Suche Nach S.L.

Suche nach Doppelsternen die Röntgenstrahlen aussenden

->Berechnung der Masse (M>3Msol)

"SgrA*" Radio Quelle

Hawking Strahlung

Klassische allg. Relativitätstheorie unendliche Lebensdauer

Stephen 1974 Hawking : QM+GR

S.L. verdampfen langsam proportional zu 1/M^2

mechanismus

Vakuumpolarisation eines der virtuellen Teil gerät innerhalb von Rs.

Es wurde ein reelles Teilchen erschaffen und ein Teil der S.L. Masse verbraucht

Der Nettoeffekt Emission von Gammastrahlung

Im Endstadium Explosion von Partikeln

Primordiale S.L. von 5*11Kg würden bei Entstehung vor 20 bis 20 Milliarden Jahren Gammastrahlung mit 100 MeV aussenden

Obergrenze: nicht mehr als 200 Primordiale SL mit 5*1011Kg in jedem Kubiklichtjahr

Literatur

Modern Astrophysics, B.W. Carroll& D.A. Ostlie; Addison-WesleyExperimentalphysik 4, Demtröder; Springerhttp://spiff.rit.edu/classes/phys230/lectures/sn/sn.htmlhttp://hubblesite.org/www.Eso.org

Zu guter Letzt:

Frohes Fest!