Vorming van sterren

1
Vorming van sterren
Paul Groot Afdeling Sterrenkunde, IMAPP Radboud
Universiteit Nijmegen pgroot_at_astro.ru.nl
2
Waar worden sterren gevormd?
3
Samentrekking van gas
4
Interstellaire materie
helium ion

• Ionen
• Electronen
• Atomen
• Moleculen
• Stof

e-
helium atoom
H2CO
Ethanol
10 micrometer
5
Waar vinden we wat?

• Ionen Hoge temperaturen, lage dichtheden
• Electronen Hoge temperaturen, lage dichtheden
• Atomen Niet te heet, niet te dicht.
• Moleculen Koud (Tlt3000 K), elke dichtheid
• Stof Koud (Tltlt 3000 K), elke
  dichtheid.

6
Heet interstellair medium

• Tussen de sterren heet (T10000 K), en ijl ( 1
  cm-3)

Supernova restant Cassiopeia A
7
Diffuse interstellaire wolken

• In stervormings gebieden warm (T1000-2000 K),
  en dichter ( 10 cm-3)

Orion nevel
8
Dichte stervormings gebieden

• In stervormingsgebieden koud (T10-100 K), en
  heel dichter ( 1011 cm-3)

9
De Orion Nevel
10
M16, De Adelaarsnevel
11
Barnard 68
12
Bok Globulen

• Een van de pioniers was Bart Bok (1906 1985)

Bok globulen
13
Bok Globulen in IC2944
14
Waarom donker?

• Stof blokkeert en verstrooit het licht
• dat er op valt.

15
Blauw licht verstrooit beter
16
Stoffige zonsondergang
geen stof
met stof
17
Kosmisch stof doorzien
Hoe roder onze waarneemgolflengte hoe minder
licht het stof wegvangt
18
Een stoffige blik
Als we in een stof wolk willen kijken infrarood
en submillimeter
ISO (1990s)
IRAS (1980s)
Beide voor een groot deel Nederlands!!
19
50 submm ogen ALMA
Vijftig schotels op 5000 m hoogte in Chili
20
Waarom trekt zon wolk samen?
In evenwicht Pgas Pwolk
Ideale gaswet P K1 ? T
Pgas Tg, ?g
Pwolk Tw, ?w
In Gas Tg ?, ?g ? In Wolk Tw ?, ?w ?
21
Interne zwaartekracht
Wolk heeft massa Mw Zwaartekracht versnelling,
ag ag GMw/ r2 Deze aantrekking naar het
centrum moet gecompenseerd worden door druk in
wolk (net als in sterren!). De wolk moet heet
en dicht genoeg zijn. Zo niet dan klapt hij in
elkaar!
Wolk stort in elkaar bij verstoring van dit
evenwicht!
22
De Jeans-Massa
Criterium van Sir James Jeans MJ () ?w-1/2
Tw3/2 Als Mw gt MJ ineenstorting Dus als Tw
naar beneden gaat, of als ?w omhoog gaat.
23
Vorming van sterren
Wolk van koud gas wordt te zwaar om zwaartekracht
te kunnen weerstaan. Wolk begint samen te
trekken.
24
Vorming van sterren
Wolk fragmenteert en fragmenten trekken verder
samen. Door rotatie gaan ze ook harder draaien.
25
Vorming van sterren
Fragmenten vallen verder uiteen en uiteindelijke
worden sterren gevormd.
26
De initial mass function
Er ontstaan weinig zware sterren en veel lichte
sterren
27
Zware sterren stoppen vorming
Evolutie van zware sterren is zo snel dat ze het
gas wegblazen voor jonge sterren vormen.
28
Supernovae explosies
Zelfs zo snel dat er supernovae af kunnen gaan
terwijl jonge sterren nog vormen
29
Sequentiele stervorming
30
Viriaal theorema

• Bij samentrekken gaswolk komt
• potentiele energie vrij. Als dit relatief
  langzaam gebeurt, geldt het viriaal theorema
• De helft van de vrijgekomen energie wordt
  uitgestraald en de helft gaat zitten in de
  opwarming van de (proto)ster.

31
Jeans massa en fragmentatie

• Maar als T?, gaat MJ ? en kan een wolk weer
  stabiel worden voor samentrekking (in sterren
  voorkomt dit gravitationele collaps).
• De wolk moet dus samentrekken
• zonder (teveel) op te warmen!

32
Koelen door metalen

• In de eerste fase van collaps koelen sterren
  voornamelijk door straling in het CO molecuul.
• Aanwezigheid hiervan verzorgt een goede koeling
  een goede fragmentatie
• Wat betekent dit voor allereerste generatie
  sterren?

33
Proto-ster fase

• Als fotosfeer van de wolk optisch dik wordt gaat
  de ster opwarmen in centrum we hebben een
  proto-ster.

34
Evolutie in het HRD
Waar beginnen sterren?
Hoofdreeks
log L
Klein en koel
Temperatuur loopt op
log T
35
Draai-impuls moment
Hoeveelheid draaiing in de wolk blijft behouden.
L M ? R, ? draaisnelheid R afstand tot
middelpunt. Dus als R kleiner wordt, moet ?
omhoog gaan!
plaatje saturnus
36
Afplatting van wolk
Snelle rotatie leidt tot afplatting van de wolk
37
Protostars (Poplyds)
38
Protostars (Poplyds)
39
Magnetische accretie
Tijdens samentrekken wordt ook magneetveld
gevormd.
40
Protoster geometrie
Magneetveld
Protoster
Accretieschijf
41
Herbig Haro Objecten
42
Herbig Haro Objecten
43
In Slakkenogen
44
Cluster vorming
45
Cluster na vorming