sternentstehung im frühen universum. Überblick das frühe universum die ersten sterne auswirkungen...
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Sternentstehung im frühen Universum
Überblick
Das frühe Universum Die ersten Sterne Auswirkungen auf das Universum Beobachtungen
Das frühe Universum
Rekombinationsära T = 3000 K z ≈ 1100
Das frühe Universum
Galaxien und Quasare können erst bei einem z = 6.5 beobachtet werden.
Was passiert zwischen z = 6.5 und z = 1100?
Das frühe Universum
Dark Age Hauptsächlich atomarer Wasserstoff
und Helium nach Rekombinationsära Universum
weitestgehend homogen Fluktuationen im Bereich von ~ 10-5
Das frühe Universum
Die Fluktuationen wachsen mit dem expandierenden Universum zu Instabilitäten
0
2
122
22 3
2 kR
kRjkPk
dkRM
21
cossin
x
xxxxj
Das frühe Universum
kollabierende dunkle Materie Halos
2202
2
r
GMrH
dt
rd
kpchz
Mh
Mr c
zm
mvir
113
1
2
3
1
18 10
1
1810784.0
2
1
virc r
GMV
B
Cpvir k
VmT
2
2
virB r
GME
2
2
1
Das frühe Universum
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☼
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☼
z = 5
z = 10
Das frühe Universum
Jeans Masse
Mzhh
M bmJ
2
35
322
12
3
10
1
022.015.01073.5
z 5 10 100
MJ 2.7x103 M☼ 6.7x103 M☼ 1.9x106 M☼
sMpc
kmhH 1000
Das frühe Universum
z « 100:
H + e- → H- + hνH- + 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☼
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
Die ersten Sterne
Adaptive Mesh Refinement Simulation von Abel (2000)
Die ersten Sterne
T. Abel, Grey L. Bryan, Michael L. Norman (2001)
Die ersten Sterne
metallfreie Sterne (Population III) anfangs nur Energieerzeugung durch PP-
Zyklus TC ≈ 108.1 K emittieren 1047-1048 H und He ionisierende
Photonen pro Sekunde und Sonnenmasse
Die ersten Sterne
Auswirkungen auf das Universum
Reionisation des Universums
z = 10: durchgezogene Linie
z = 15: gestrichelte Linie
Auswirkungen auf das Universum
Auswirkungen auf das Universum
z = 7.7 z = 6.7
Auswirkungen auf das Universum
Beobachtungen
Massenreiche Sterne sehr kurzlebig
Supernovae, Akkretion auf ein Schwarzes Loch…
21010
M
Mt
Beobachtungen
Beobachtungen
Quellen
In the Beginning: The First Sources of Light and the Reionization of the Universe, R. Barkana, A. Loeb, arxiv:astro-ph/0010468 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
http://www.mpe.mpg.de/~amueller 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)
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