Uni3

Stjärnors födelse
Introduktion
Stjärnor består av gas i
jämvikt: Balans mellan
gravitation och tryck
(skapat av mikroskopisk
rörelse). Olika källor till
tryck i olika utvecklingsskeden.
Stjärnor bildas,
producerar energi,
upphör producera energi
= stjärnor “föds, lever
och dör”.
Det interstellära mediet
Det interstellära mediet
= gas och stoft mellan
stjärnorna.
Gas = atomer, joner,
molekyler.
Stoft = små korn av
silikater och is.
Region i Carina-nebulosan;
nebulosa = moln på latin
Gas – mestadels väte.
Elektromagnetisk strålning = synligt och osynligt ljus skapas och
absorberas p.g.a. av att laddningar ändrar sina energitillstånd.
(Ljus har både våg- och partikelegenskaper; foton = ‘ljusvågikel’.)
Väte =
elektron och proton elektriskt
bundna till varandra.
Atomärt ojoniserat väte = H I.
Joniserat väte = H II.
Övergången
n=3 → n=2
hos väte skapar rött ljus.
Molekylära laddningsomfördelningar som
skapar och absorberar ljus.
Stoft absorberar och reflekterar ljus
• Mörka nebulosor – stoft som
blockerar ljus.
• Reflektionsnebulosor – stoft som
reflekterar och sprider ljus från
närbelägna stjärnor.
• Ljusa emissionsnebulosor = 10-tals
ljusår stora H II regioner; ett par
1.000 väteatomer/joner per 𝑐𝑐𝑐𝑐3 ;
massa = 100-10.000 solmassor.
Extinktion
och
rödfärgning.
Emissionskarta från CO
Gigantiska molekylära moln: ett par hundra atomer per 𝑐𝑐𝑐𝑐3 ;
50-300 ljusårs storlek och 105 – 2·106 solmassor. Ca 5.000
gigantiska molekylära moln i vår Vintergata, lokaliserade i
spiralarmarna i Vintergatans mittplan.
Stjärnors födelse
Stjärnformation
börjar då något
skapar täthetskoncentrationer
i ett interstellärt
kallt moln, t.ex.
en supernovaexplosion.
Temperatur
lower T
higher T
• Temperaturen för en gas är proportionell mot medelvärdet
för den kinetiska energin per molekyl
1 2 3
K = mv = kT
2
2
k = Boltzmanns konstant =
1.38×10-23 J/K = 8.62×10-5 eV/K
När densiteten i det kontraherande molnet ökar, blir mindre delar
instabila och fragmenterar i allt mindre delar, som till sist kan
bilda protostjärnor och slutligen stjärnor. Stjärnor har massor
mellan 0.08 – 200 gånger solens massa.
Protostjärnor bildas
genom kollaps av
molekylära moln
•
Molnen måste forma
täta och kalla klumpar
eller kärnor som
kollapsar
•
Typiskt bildas flera
stjärnor från ett
gasmoln
Mörka nebulosor med kall
gas kollapsar via
fragmentering till
protostjärnor.
Ex. mörk nebulosa:
Hästhuvudnebulosan =
Barnard objekt (nr. 33).
Mindre nästan sfäriska
mörka nebulosor –
Bokglobuler
(påminner om den inre
delen av ett Barnardobjekt
med de yttre mindre täta
delarna borttagna).
H II region med Bokglobuler
med några ljusårs storlek
svarande mot några 1.000
solmassor materia.
Kollaps av moln till stjärna: HR-diagram
Genomskinligt moln. Protostjärna då molnet blir ogenomskinligt (opaque).
Evolutionsspår före huvudserien
Mer massiva stjärnor bildas snabbare
• Protostjärnan blir en stjärna i huvudserien då
central vätefusion börjar och fortsätter, d.v.s. då
fusion skapas av termonukleära reaktioner av väte.
• 4H → He + energi; 𝐸𝐸 = 𝑚𝑚𝑚𝑚 2 .
• I stjärnor med ca 1 solmassa eller mindre, primärt
proton-proton kedjan.
Massan av (4H – He) = 0,048·10−27 kg :
Ex. solen “förbränner” 600 miljoner ton väte till helium varje
sekund = 3,86·1026 Watt.
Väte slås samman och bildar Heliumkärnor; därmed frigörs
energi som skapar tryck och jämvikt under huvuddelen av
stjärnans liv.
Stjärnformation
• Kollaps av moln
• Rotation av moln
• Formation av ansamlingsskiva
och jets nära protostjärnan
I samband med födseln så
ökar såväl som förlorar
stjärnor massa
Protostjärna jet
Bipolärt massflöde från en proto-stjärna
→
Herbig-Haro objekt (ca 1 ljusår ifrån varandra).
• O och B stjärnor (stjärnor med stor massa och luminocitet)
genererar ny stjärnformation.
 Chockvågor från UV-strålning och stellär vind komprimerar gas som
gravitationen därefter kan klumpa ihop ytterligare till stjärnor
Protoplanetära skivor
NGC 2264 (NGC = New General Catalogue, från 1888; uppdatering av Herschels
GC från 1864); 2.600 ljusårs avstånd; öppen stjärnhop som bildades för ca 2
miljoner år sedan.
Plejaderna; 380 ljusårs avstånd, bildades för
ca 50 miljoner år sedan.