Sternentwicklung

Elemententstehung4. Sternentwicklung

Cora Fechner

Universitat Potsdam

SS 2014

Sternentwicklung

Sternentwicklung

Sternentwicklung

Hertzsprung-Russell-Diagramm

Sternentwicklung

Sternentwicklung – Ubersicht

Sternentwicklung

Entartete MaterieZustandsgleichung eines idealen Gases:

p

ρc2=

kT

µmHc2

⇒ p ∝ ρT

entartete Materie: Fermienergie EF > kT thermische Energie

kritische Dichte : ρc =µmp

(

~

mec

)3≃ 3 · 107 g cm−3

Zustandsgleichung nicht-relativistisch (ρ < ρc):

p

ρc2∝

(

ρ

ρc

)2/3

⇒ p ∝ ρ5/3

Zustandsgleichung relativistisch (ρ > ρc):

p

ρc2∝

(

ρ

ρc

)1/3

⇒ p ∝ ρ4/3

Temperatur-unabhangig!

Sternentwicklung

Entwicklung massereicher SterneM = 5M⊙

log(L/L⊙)→

← logTeff

10R⊙ 100R⊙

1

H-BrennenHauptreihe

(6.5 · 107 yr)

2Kernkontraktion(2.2 · 106 yr)

3

H-Schalenbrennen(1.4 · 105 yr)

4

Anwachsen der H-Schale(1.2 · 106 yr)

5

KernkontraktionExpansion der HulleHertzsprung-Lucke

(8 · 105 yr)6

Roter Riese(2 · 106 yr)

7He-Brennen zundet

8

9

He-BrennenHorizontal-Ast

(106 yr)

10

instabiler Außenbereich

11He-Brennen endetKernkontraktion

1213

He-SchalenbrennenAsymptotischer Riesenast

He-SchalenbrennenKernkontraktion

14

15

Sternentwicklung

Entwicklung massearmer SterneM = 1M⊙

log(L/L⊙)→

← logTeff

1H-BrennenHauptreihe(109 yr)

2Kernkontraktion

3

4

H-Schalenbrennen

5

6

KernkontraktionExpansion der Hulle

aufsteigender Riesenast

7

8Helium-Flash

(6 Tage)

He-BrennenHorizontal-Ast(5 · 108 yr)

9

asymptotischer Riesenast(AGB)

10

Abstoßung der HullePlanetarischer Nebel

11

Sternentwicklung

Ubersicht – Sternentwicklung und Entartung

Sternentwicklung

EndstadienM . 0.08M⊙ Brauner Zwerg

0.08 . M . 0.5M⊙ Weißer Zwerg

0.5 . M . 8M⊙ Planetarischer Nebel Weißer Zwerg

8 . M . 20M⊙ Supernova Typ II Neutronenstern

20 . M . 40M⊙ Schwarzes Loch

Sternentwicklung

Ursprungliche Massenfunktion - Initial mass function (IMF)Verteilung der Sternmassen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung

dN = N0 ξ(M) dM

Bestimmung uber die Leuchtkraftfunktion Φ0(L): ξ(M) =dL

dMΦ0(L(M))

Parametrisierung als Potenzgesetz: ξ(M) ∝ M −(1+x)

Salpeter : x = 1.35

Scalo : x =

0.83 fur M ≤ 0.2M⊙

2.27 fur 1 ≤ M ≤ 10M⊙

1.45 fur M ≥ 10M⊙

Kroupa : x =

0.20 fur M ≤ 0.5M⊙

1.20 fur 0.5 ≤ M ≤ 1M⊙

3.50 fur M ≥ 1M⊙