Witte dwergen, Neutronensterren en Zwarte Gaten Hovo 2009, Gijs Nelemans Radboud Universiteit Nijmegen

Opzet Ma 16/3 (GN): Sterevolutie Ma 23/3 (GN): Structuur van WD en de Chandrasekhar massa Ma 30/3 (GN): WD in dubbelsterren en type Ia Supernovae Ma 6/4 (PG): Supernovae, de vorming van NS, ZG Ma 20/4 (PG): Structuur NS en Pulsars Ma 27/4 (PG): NS en ZG in dubbelsterren: X-ray binaries en gamma-ray bursts GN: Gijs Nelemans; PG: Paul Groot

Spectrum Ieder element heeft zijn eigen streepjescode

Structuur van een ster (Gas) druk!

Hoe wordt die druk opgewekt? In het centrum van een ster vind kernfusie plaats: Waterstofverbranding Helium verbranding

Evolutie van de kern van de ster

Vorming van witte dwergen De kern trekt steeds meer samen De mantel zwelt op Bij lichte sterren wordt de mantel de ruimte in geblazen (planetaire nevel) en blijft alleen de kern over: Een witte dwerg

Witte dwerg: zo groot als Aarde 300 000 keer zo zwaar!

Sirius B

Maar hoe wordt de druk in het centrum opgewekt?

Gedegenereerde materie Materie zo ver samengedrukt dat electronen “dichtbij” kernen komen Structuur atomen verloren Electronen gaan interactie aan met elkaar: druk

Pauli principe: Fermionen kunnen niet in dezelfde kwantum toestand zitten Bosonen Fermionen

Dit betekent dat de electronen in een witte dwerg door hun energie (beweging) een druk opwekken. Experimenteel aangetoond (Truscott & Hulet 2003) Dit kost geen energie → eeuwig evenwicht! Onafhankelijk van temperatuur

Witte dwergen Compacte objecten Druk opgewekt door gedegenereerde materie Leven “eeuwig” Hoe zien ze er vanbinnen uit? Gebeurt er verder nog iets?

De structuur van witte dwergen

Koeling van witte dwergen

Intermezzo

Het Hertzsprung-Russell diagram Ejnar Hertzsprung Henri Norris Russell

Het ‘HRD’ Helderheid Kleur

Sterevolutie Waarom ziet het HRD er zo uit? De evolutie van sterren in het HR diagram: Hoofdreeks Reuzen Witte dwergen

Sterevolutie Rode reuzen Hoofdreeks Witte dwergen

Witte dwergen in bolhopen

Witte dwergen in de Melkweg In de loop van de tijd zijn er veel witte dwergen gevormd in de Melkweg Hoe zien die er nu uit? Hoeveel zijn er nog helder? Hoeveel zijn er al afgekoeld? Wat kunnen we daarvan leren?

Lichtkracht-functie

De leeftijd van de Melkweg Stel de Melkweg zou “oneindig” oud zijn, hoe zou de lichtkracht-functie er dan uitzien? De koelste witte dwerg is de oudste! Een meting van de leeftijd van de Melkweg: t = 10 miljard jaar (ongeveer) Probleem: selectie-effecten

De Chandrasekhar massa Voor zware witte dwergen: electronen relativistisch (hoge snelheid) Andere toestandsvergelijking Chandrasekhar (1935): heeft maar 1 oplossing!

Chandrasekhar massa Gevolg Complicatie: “Inverse β-decay” p + e-  n Witte dwergen kunnen niet zwaarder zijn dan ongeveer 1.4 Zonsmassa’s Complicatie: “Inverse β-decay” p + e-  n Ook belangrijk voor zware sterren, met ijzer kern (ook gedegenereerd!)