Vorming van sterren Paul Groot Afdeling Sterrenkunde, IMAPP Radboud Universiteit Nijmegen pgroot@astro.ru.nl

Waar worden sterren gevormd?

Samentrekking van gas

Interstellaire materie helium ion Ionen Electronen Atomen Moleculen Stof e- helium atoom H2CO Ethanol 10 micrometer

Waar vinden we wat? Ionen :Hoge temperaturen, lage dichtheden Electronen :Hoge temperaturen, lage dichtheden Atomen :Niet te heet, niet te dicht. Moleculen :Koud (T<3000 K), elke dichtheid Stof : Koud (T<< 3000 K), elke dichtheid.

Heet interstellair medium Tussen de sterren: heet (T~10000 K), en ijl ( 1 cm-3) Supernova restant Cassiopeia A

Diffuse interstellaire wolken In stervormings gebieden: warm (T~1000-2000 K), en dichter ( 10 cm-3) Orion nevel

Dichte stervormings gebieden In stervormingsgebieden: koud (T~10-100 K), en heel dichter ( 1011 cm-3)

De Orion Nevel

M16, De Adelaarsnevel

Barnard 68

Bok Globulen Een van de pioniers was Bart Bok (1906 – 1985)

Bok Globulen in IC2944

Waarom donker? Stof blokkeert en verstrooit het licht dat er op valt.

Blauw licht verstrooit beter

Stoffige zonsondergang geen stof met stof

Kosmisch stof doorzien Hoe roder onze waarneemgolflengte hoe minder licht het stof wegvangt

Een stoffige blik Als we in een stof wolk willen kijken: infrarood en submillimeter ISO (1990s) IRAS (1980s) Beide voor een groot deel Nederlands!!

50 submm ogen: ALMA Vijftig schotels op 5000 m hoogte in Chili

Waarom trekt zo’n wolk samen? In evenwicht: Pgas = Pwolk Ideale gaswet: P = K1 ρ T Pgas: Tg, ρg Pwolk : Tw, ρw In Gas: Tg ↑, ρg ↓ In Wolk: Tw ↓, ρw ↑

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!

De Jeans-Massa Criterium van Sir James Jeans: MJ (:) ρw-1/2 Tw3/2 Als Mw > MJ: ineenstorting Dus als Tw naar beneden gaat, of als ρw omhoog gaat.

Vorming van sterren Wolk van koud gas wordt te zwaar om zwaartekracht te kunnen weerstaan. Wolk begint samen te trekken.

Vorming van sterren Wolk fragmenteert en fragmenten trekken verder samen. Door rotatie gaan ze ook harder draaien.

Vorming van sterren Fragmenten vallen verder uiteen en uiteindelijke worden sterren gevormd.

De ‘initial mass function’ Er ontstaan weinig zware sterren en veel lichte sterren

Zware sterren stoppen vorming Evolutie van zware sterren is zo snel dat ze het gas wegblazen voor lichte sterren vormen.

Supernovae explosies Zelfs zo snel dat er supernovae af kunnen gaan… terwijl jonge sterren nog vormen

Sequentiele stervorming

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.

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!

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?

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

Evolutie in het HRD Waar beginnen sterren? Groot en koel! log L 0.01 R_sun 0.1 R_sun 1 R_sun 10 R_sun 100 R_sun Hoofdreeks Groot en koel! log L Klein en koel Temperatuur loopt op log T

Draai-impuls moment Hoeveelheid draaiing in de wolk blijft behouden. L = M ω R, ω = draaisnelheid R = afstand tot middelpunt. Dus als R kleiner wordt, moet ω omhoog gaan! plaatje saturnus

Afplatting van wolk Snelle rotatie leidt tot afplatting van de wolk:

Protostars (Proplyds)

Protostars (Proplyds)

Magnetische accretie Tijdens samentrekken wordt ook magneetveld gevormd.

Protoster geometrie Magneetveld Jets Protoster Accretieschijf

Herbig Haro Objecten

Herbig Haro Objecten

In ‘Slakkenogen’

Cluster vorming

Cluster na vorming