Institutionen för astronomi
Stockholms universitet
VT 09
Lösningar till tentamen i Solen och andra stjärnor, 7,5 poäng, tisdagen den 12 maj, 2009, kl. 18 ­ 21.
1a) vart 11:e år (magnetiska cykeln 22 år, och ibland längre uppehåll, typ Maunderminimet).
1b) Kvastar (tuber) av koncentrerade magnetfält bryter fram genom ytan som en följd av konvektion och differentiell rotation under solens yta. A­stjärnorna saknar yttre konvektion ­ inga fläckar.
1c) Stefan­Boltzmanns lag lyder F = σ T4 ur vilket framgår att en liten sänkning av temperaturen leder till en drastisk sänkning av ljusstyrka.
2. Se boken. Observera att parallaxvinkeln täcker sträckan solen­jorden ­ inte dubbla värdet. Avstånd d = 1/π , så π = 0,01 bågsekunder motsvarar d = 100 pc = 326 ljusår.
3. Ljussvagaste stjärnorna är av 6:e mag. Ett steg på 5 magnituder motsvara en faktor 100 i intensitet. Magnitud­ och intensitetsskalor går åt motsatt håll.
4. Bara de allra yngsta stjärnorna är koncentrerade till armarna där de ljusa blå O­ och B­stjärnorna finns. Bara nybildade stjärnor av solens typ är samlade i spiralarmar.
5. T Tauri­stjärnor (protostjärnor och proplyder är en del). Region B.
6a) Regulus och Sirius är för kortlivade.
6b) De bildades i begynnelsen då gasmolnen inte innehöll särskilt mycket av de tyngre grundämnen som bygger upp jordliknande planeter.
6c) Om planeter ligger mycket nära stjärnan kanske.
6d) Se boken.
7a) Absorption i Hβ ­linjen sker från nivå 2 ­ 4. Fotoner med kortare våglängd än 365 för elektronen ovanför jonisationsgränsen för H. 7b) Eftersom en vit dvärg redan har gått igenom vätefusion, kan vi misstänka att det inte finns så mycket väte kvar och att motsvarande linjer blir svaga. De blir dessutom breda pga det höga trycket.
8a/ O och B stjärnor med massor över omkring 8 solmassor.
8b/ Tyngre ämnen, som Si, Fe och Ni, anrikas i centrum och en del kastas ut med explosionen. Neutroninfångning leder till att en del ämnen tyngre än Fe bildas.
8c/ De massiva stjärnorna har kärnor som i slutändan alltid är mer massiv än 1,4 solmassor, vilket är Chandrasekhars gräns för hur massiv en vit dvärg kan bli.
d) Gas ansamlas från grannen via en ackretionsskiva tills vita dvärgen nått Chandrasekharmassan och imploderar. All materia kastas ut i supernovan Typ Ia. 1
Eftersom det alltid sker vid samma kritiska massa, blir Typ Ia alltid lika ljus, och fungerar därför bra som standardlampa när avstånd mäts.
2
