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STERN ENTSTEHUNG

GLIEDERUNG

▸Gaswolken ▸Erster Kollaps ▸Protostern ▸Vorhauptreihenstern ▸Sternentstehung in Clustern ▸Population

ABLAUF

▸ Prästellarer Kern

▸ Protostern

▸ Vorhauptreihenstern Verdichtung der Masse um den Faktor 1018-20

1. GASWOLKEN

104-107 M☉

Masse

10-20g/cm3 Dichte

100-… LJ Größe

MOLEKÜLWOLKEN

▸ dichte, kühle Materiewolke ▸ 70% molekularer Wasserstoff ▸ 1% interstellarer Staub

▸ Gravitation + Turbulenz ▸ Massereiche Sterne

Filamentäre Strukutur

STRUKTUR

Einteilung Clouds Clumps Cores

Masse [Mo]

103-4 50-500 0,5-5

Ausdehnung [pc]

2-15 0,3-3 0,03-0,2

Dichte [cm^-3]

50-500 1000-10000 104-5

Temperatur [k]

10 10-20 8-10

▸ Molekularer Wasserstoff hat kein Dipolmoment ▸ Keine Emissionslinien

1. Kohlenmonoxid 2. Wellenlängenabhängigkeit der

Extinktion 3. Ferninfrarotbeobachtungen nur außerhalb der Atmosphäre

BEOBACHTUNG

𝑀𝐽𝑒𝑎𝑛𝑠 = α1

𝜌

𝑘𝑇

𝐺𝜇

3

JEANS KRITERIUM

2. ERSTER KOLLAPS

▸ Ausgelöst durch Molekülwolkenkerne ▸ Gravitation thermische Energie Abkühlung

▸ Überschreitung einer kritischen Masse

führt zu Kollaps (“Inside-Out Collapse”)

▸ Gravitationsenergie thermische Energie Abstrahlung im mm-Wellenlängenbereich isoterm

ERSTER KOLLAPS

▸ Dichte steigt „langsam“ an Hülle wird für Strahlung undurchlässig ▸ Hydrostatisches Gleichgewicht Kollaps stoppt ▸ Dauert 10.000 Jahre First Hydrostatic Core • Besteht aus Wasserstoff • Radius von 10-20AE • Äußere Hüllen „fallen“ weiter Aufheizung

ERSTER KOLLAPS

▸ Gleichen Methoden, wie Molekülwolken

▸ Zentrum des Kerns durch Hülle vor interstellarer Strahlung geschützt

andere chemische Reaktionen höhere Anregungen durch höhere Dichte

BEOBACHTUNG

3. PROTOSTERN

ZWEITER KOLLAPS

▸ Aufheizung so lange, bis Temperatur ausreicht um Wasserstoffmoleküle in Atome zu spalten.

▸ Energie “fehlt” bei Stabilisierung ▸ zweiter Kollaps bis hydrostatisches Gleichgewicht ~1.5 Sonnenradien Protostern

ZWEITER KOLLAPS

▸ Noch erst 1% der Gesamtmasse in Zentralgestirn

▸ Hauptakkretionsphase Protostern nimmt durch einfallendes

Hüllenmaterial an Masse zu einfach betrachtet radialsymetrisch Molekülwolkenkerne besitzen jedoch Drehimpuls

SCHEIBE UND JETS

▸ Kollaps erfordert umverteilung des Drehimpulses führt zu Vielfachsternsystemen

▸ zirkumstellare Scheibe Austausch von Drehimpuls möglich Partikel wandern zum Zentralgestirn Ausweitung der Scheibe auf 100AE

▸ Senkrecht dazu bipolare stark kolimierte Jets Rotation, Magnetfeldern, Akkretion erzeugt Hohlraum in protostellarer Scheibe ▸ Protostern akkretiert weiter Materie aus Scheibe

EVOLUTIONÄRE KLASSIFIKATION

▸ Spektrale Energieverteilung

𝛼 = 𝑑 log(𝜆𝐹𝜆)

𝑑 log 𝜆

𝜆 = 𝑊𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑙ä𝑛𝑔𝑒 𝐹𝜆 = 𝐹𝑙𝑢𝑠𝑠𝑑𝑖𝑐ℎ𝑡𝑒

KLASSIFIKATION

Spektralklasse Spektralindex

Klasse 0 -

Klasse 1 𝛂 > 0.3

Flaches Spektrum 0.3 > 𝛂 > -0.3

Klasse 2 -0.3 > 𝛂 > -1.6

Klasse 3 𝛂 < -1.6

BEOBACHTUNG

▸ Bei optischen-, Nahinfrarotwellenlängen kein Unterschied zu prästellaren Kernen

▸ Unterschied bei Wellenlängen dazwischen Staub wird „durchsichtig“

▸ Infrarot nicht durch Atmosphäre

beobachtbar

SED: kalter Schwarzkörper

BEOBACHTUNG

▸ bipolare Materieausflüsse über CO Übergänge

Geschwindigkeit der Ausflüsse Dichte Temperatur ▸ Rotationssignatur der Scheibe interferometrische Aufnahmen wegen

geringer Ausdehnung

4. VOR HAUPTREIHEN STERN

VORHAUPTREIHENSTERN

▸ Leuchtkraft: Protostern: Akkretion von Material Vorhauptreihenstern: Eigenkontraktion des

Zentralgestirns ▸ T-Tauri-Sterne - m < 2 Sonnenmassen - T < 1 Million Jahre ▸ Herbig-Ae/Be-Sterne - 2 < m < 10 Sonnenmassen - T < 10 Millionen Jahre

BEOBACHTUNG

▸ selbe Methode wie Protosterne ▸ protoplanetare Scheibe durch Streulicht Rückschlüsse auf Material Schwarzkörperstrahlung des Zentralgestirns Überschuss an Strahlung im mittleren/fernen Infrarotbereich

5. STERN- ENTSTEHUNG IN CLUSTERN

CLUSTER

▸ masse”arme” Sterne können in Isolation entstehen

▸ Massereiche Sterne nur in Clustern Abweichungen bei Sternentstehung Konkurrenz Jets, Ausflüsse Gezeitenkräft

CLUSTER

▸ Massearm: M = 1 Sonnenmasse t = 10 Millionen Jahre zeitlich abgegrenzt ▸ Massereich: M = 8 Sonnenmassen t << 10 Millionen Jahre T > 10.000K „kurze“ Lebensdauer Prozesse teilweise parallel Hauptsächlich im Infrarotbereich

6. POPULATION

POPULATION

▸ heutige Bedingungen! „Metalle“ kühlen Kollaps ▸ wie „früher“? keine „Metalle“ vorhanden Entstehung in Haufen

POPULATION

• Population III -massereicher -metallarm • Population II -Spuren von Metall • Population I -heutige Sterne

Population II Sterne im Halo der Milchstraße Scheibe aus Population I Sternen

GALAXIEN

▸ Wie aktiv: Gas Sterne

▸ aktive Galaxien bläulich bleibt konstant pro Raumvolumen ▸ tote Galaxien rötlich nimmt Stetig zu

MILCHSTRAßE

▸ Eine Sonnenmasse neuer Sterne pro Jahr

▸ ~400 mrd Sonnenmassen

▸ 80% H2 in Molekülwolken

▸ >1

2 der Masse in Molekülwolken

Aktuelle Forschung

▸ VeLLOs (Very Low Luminosity Objects)

▸ Planeten in protoplanetaren Scheiben

▸ 2014: ältester Polulation II Stern 13.6 mrd Jahre

▸ Prästellarer Kern protostellarer Kern

QUELLEN

Informationsquellen: https://de.wikipedia.org/wiki/Sternentstehung https://www.mpifr-bonn.mpg.de/311266/benedict_hoeger.pdf https://de.wikipedia.org/wiki/Jeans-Kriterium https://de.wikipedia.org/wiki/T-Tauri-Stern https://de.wikipedia.org/wiki/Molek%C3%BClwolke http://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/sternentstehung/459 https://www.youtube.com/watch?v=gqE_NUPOkwo https://www.youtube.com/watch?v=gqY0h23EnrQ https://de.wikipedia.org/wiki/Population_(Astronomie) Auf dem Weg zur Erklärung der Welt, Meilensteine der Physik und Astrophysik, J. Peter Hosemann Bildquellen: https://de.wikipedia.org/wiki/Sternentstehung#/media/File:Orion_Nebula_-_Hubble_2006_mosaic.jpg https://de.wikipedia.org/wiki/Sternentstehung#/media/File:Bok_globules_in_IC2944.jpg https://de.wikipedia.org/wiki/Sternentstehung#/media/File:Witness_the_Birth_of_a_Star.jpg https://de.wikipedia.org/wiki/Sternentstehung#/media/File:Artist%E2%80%99s_Impression_of_a_Baby_Star_Still_Surrounded_by_a_Protoplanetary_Disc.jpg https://de.wikipedia.org/wiki/Sternentstehung#/media/File:Barnard_68.jpg https://de.wikipedia.org/wiki/Sternentstehung#/media/File:Landscape_Carina_Nebula.jpg http://newspics.sterngucker.de/newspics/dem-geheimnis-der-sternentstehung-auf-der-spur-423030.mx.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f0/Black_Holes_-_Monsters_in_Space.jpg/840px-Black_Holes_-_Monsters_in_Space.jpg

DANKE!

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