entwicklung der sterne ii das ende weiße zwerge, neutronen sterne, schwarze löcher von...
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Entwicklung der Sterne IIDas Ende
Weiße Zwerge, Neutronen Sterne, Schwarze Löcher
von Jörn-Oliver Vogel
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Entwicklung nach dem Hauptreihenstadium Leichte Sterne
Weiße Zwerge
Massivere Sterne M>8Msol
Supernova Neutronensterne Schwarze Löcher
Hawkingstrahlung
Primordiale Schwarze Löcher
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Sternenentwicklung nach dem Hauptreihenstadium
Stark von Masse und Zusammensetzung abhängig
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:
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
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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
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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
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Zurück bleibt ein weißer Zwerg
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Planetary Nebular with white Dwarf
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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
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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
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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
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Fit SN1987 13.20
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SN1054 Krebsnebel 1973-2000
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SN 1998dh in NGC 7541
SN 1998S in NGC 3877
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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Abgeleitete Eigenschaften
Impulserhaltung+ stark Kontraktion –> sehr schnelle Rotation
Erhaltung des Magnetischenflusse -> extremstarkes Magnetfeld
Schnelle Rotation+starkes B-Feld -> Pulsar
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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
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Krebs Pulsar in Röntgen- und sichtbaren Licht
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Schwarze Löcher
Entstehung
Durch Supernovae
Beim Urknall bzw. kurz danach (primordial)
Neutronenstern in einem engen Doppelsternensystem
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Übersteigt die Masse des Kerns nach einer Supernova 3*Msol so kann die Neutronenentartung nicht mehr entgegenwirken- Der Kern kollabiert zu eine Singularität
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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
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Suche Nach S.L.
Suche nach Doppelsternen die Röntgenstrahlen aussenden
->Berechnung der Masse (M>3Msol)
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"SgrA*" Radio Quelle
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Hawking Strahlung
Klassische allg. Relativitätstheorie unendliche Lebensdauer
Stephen 1974 Hawking : QM+GR
S.L. verdampfen langsam proportional zu 1/M^2
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mechanismus
Vakuumpolarisation eines der virtuellen Teil gerät innerhalb von Rs.
Es wurde ein reelles Teilchen erschaffen und ein Teil der S.L. Masse verbraucht
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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
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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
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Zu guter Letzt:
Frohes Fest!