W. Kley
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Sternentstehung Die Milchstraße c Lund Observatory, 1940er) ( Interstellare Materie (ISM) W. Kley: Theoretische Astrophysik 1 Sternentstehung Die Galaxie M74 (NGC 628) Sternbild: Fische Abstand: 35 Mio. LJ. Rot: sichtbares Licht - ältere Sterne Blau/Weiß: UV Licht - jüngere Sterne + Sternentstehung in Spiralarmen (UIT, 1992) W. Kley: Theoretische Astrophysik 2 Sternentstehung Orientierung Blick nach Süden: Anfang Januar gegen 21:00 Uhr Im Zentrum: Plejaden (M45) Links unten: Orion Dazwischen: Stier (Taurus) In rot: Himmelsäquator W. Kley: Theoretische Astrophysik 3 Sternentstehung W. Kley: Die Plejaden I Theoretische Astrophysik 4 Sternentstehung Die Plejaden II Zweifarben-Diagramm oder Hertzsprung-Russell Diagramm (HRD) V: Visuell B: Blau Farben: Maß für Temperatur Sterne auf Band: Hauptreihe Obere Isochrone: 100 Mio. Jahre (Yi, et al., 2001) W. Kley: Theoretische Astrophysik 5 Sternentstehung Prinzip Voraussetzung: Gebiet erhöhter Dichte Gravitationskraft > Druck ) Kollaps Jeans-Kriterium (1902) Dichtewelle in Spiralgalaxie: - Molekülwolke mit ausreichend Gas und Staub - Gravitationskraft: Kontraktion - Staub/Moleküle: Strahlungskühlung Wolke in Nähe von massereichen Sternen: - Kompression durch Strahlungsdruck - Kollaps durch Eigengravitation Zusammenstoß von Galaxien in Frühphase des Universums: - Kompression/Verdichtung von Gas - Kollaps durch Eigengravitation W. Kley: Theoretische Astrophysik 6 Sternentstehung Molekülwolken Masse: Gesamt: 105 bis 106 Sonnenmassen (M) In Klumpen: 103 bis 104 M ! junge Sternhaufen Ausdehnung: 60-100 LJ. Temperatur/Dichte: 10-20 K, 1000 Atome/cm3 Moleküle (organische und anorganische): u.a. H2 (molekular Wasserstoff), CO (Kohlenmonoxyd), NH3 (Ammoniak), H2CO (Formaldehyd), HC3N (Azetylcyan) Staub (etwa 1%): u.a. Silikate, Kohlenstoffhaltige Mineralien Bok-Globulen: Klein/isoliert: W. Kley: 0.5-6 LJ., 2-100 M, Theoretische Astrophysik 105 in Milchstraße 7 Sternentstehung W. Kley: Die Dunkelwolke Barnard 68 Theoretische Astrophysik 8 Sternentstehung W. Kley: Die Dunkelwolke Barnard 68 Theoretische Astrophysik 9 Sternentstehung Gravitations-Instabilität I Im Gleichgewicht gilt Virialsatz 2Ekin + Epot = 0 (1) Ekin = 3=2NkT : kinetische Energie, mit N = Mc=mH , Epot 3=5 GMc2=Rc: potentielle Energie N Anzahl der Teilchen in der Wolke, Mc Masse der Molekülwolke Bedingung für Kollaps: 2Ekin < jEpotj 3Mc kT mH < 5 GMc2 3 Rc (2) Elimiere Rc = (3Mc=40)1=3 Minimale Masse, bei welcher eine Wolke mit geg. T; 0 instabil wird Mc > MJ W. Kley: Theoretische Astrophysik (3) 10 Gravitations-Instabilität II Sternentstehung Wobei MJ die Jeans-Masse bezeichnet MJ 5kT 3=2 = GmH 3 1 =2 40 Die Bedingungung (3) heißt auch Jeans-Kriterium umgeformt: Rc > RJ = 15kT 4GmH 0 / c3s 1=2 (4) 1 =2 (5) RJ Jeans-Länge H I Wolken: T = 50K, 0 10 21g/cm3 ! MJ 1500M beobachtet M = 1 100M ! stabil Kerne von Molekülwolken: T < 100K, 0 2 10 16g/cm3 ! MJ 17M beobachtet M = 10 100M ! instabil W. Kley: Theoretische Astrophysik 11 Sternentstehung Simulation eines Kollaps Masse: 50 M Durchmesser: 1.2 LJ = 76,000 AE Temperatur: 10 K (M. Bate, 2002) W. Kley: Theoretische Astrophysik 12 Überblick I Sternentstehung Dunkle Molekülwolkenkerne Gravitations-Kollaps 1 pc (nach Hogerheijde, 2001) Eingebetteter Protostern, Akkretions-Scheibe, Ausstrom W. Kley: Theoretische Astrophysik 10 000 AE tt = 0 J.J. T Tauri Stern, Akkretions-Scheibe, Ausstrom 13 10 000 AE 1 pc Sternentstehung Überblick II Eingebetteter Protostern, Akkretionsscheibe, Ausstrom t = 0 J. T Tauri Stern, Akkretionsscheibe, Ausstrom Huelle ~ 8000 AE Akkretions-Scheibe ~ 80 AE 100 AE (Hogerheijde, 2001) W. Kley: t 104 - 105 J. Theoretische Astrophysik t 105 - 106 J. 14 Überblick III Sternentstehung Vorhauptreihen-Stern, Scheibenentwicklung 100 AE (Hogerheijde, 2001) W. Kley: t 106 - 107 J. Theoretische Astrophysik Hauptreihen-Stern, Planetensystem 50 AE t > 107 J. 15 Sternentstehung Der Rosetten-Nebel Junger Sternhaufen Reflexionsnebel Sternbild: Einhorn Durchmesser: 5 Vollmonde Abstand: 3000 LJ. Masse: 10,000 M Alter: 8 Mio. Jahre (T.A. Rector et al., 2000) W. Kley: Theoretische Astrophysik 16 Sternentstehung Im Adlernebel: M16 Junger Sternhaufen Reflexionsnebel Sternbild: Schlange Durchmesser: 1 Vollmond Abstand: 6500 LJ. Masse: ca. 100 Sterne Alter: 6 Mio. Jahre (HST, 1995) W. Kley: Theoretische Astrophysik 17 Sternentstehung Sterne aus Globulen I UV Strahlung von nahen, heißen Sternen verdampft die Oberfläche der Wolke. W. Kley: Theoretische Astrophysik Dichtere Globulen werden freigelegt. 18 Sternentstehung Sterne aus Globulen II Der Schatten der Globule schützt dahinter liegende Bereiche. W. Kley: Theoretische Astrophysik Der Protostern bildet sich an der Spitze der Globule. 19 Sternentstehung Scheiben um junge Sterne (HST) Im Trapez-Haufen Sternbild: Orion Abstand: 1300 LJ. Masse: ca. 2000 Sterne Alter: um 1 Mio. Jahre W. Kley: Theoretische Astrophysik 20 Sternentstehung W. Kley: Scheiben II Theoretische Astrophysik 21 Sternentstehung Jets I Ursprung: Stern, innere Scheibe Länge: Lichtjahre Geschwindigkeit: 800,000 km/Std Bündelung: Magnetfelder Bugstoßwelle: Wechselwirkung mit Interstellarem Medium Knoten W. Kley: Theoretische Astrophysik 22 Sternentstehung W. Kley: Jets II Theoretische Astrophysik 23 Sternentstehung W. Kley: Bipolarer Ausstrom Theoretische Astrophysik 24 Sternentstehung W. Kley: Entwicklung im HRD Theoretische Astrophysik 25
