“De mens tussen de sterren” Henny J.G.L.M. Lamers Sterrenkundig Instituut Universiteit Utrecht lamers@astro.uu.nl Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Een stukje sterrenhemel: miljoenen sterren Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 Een hete gas wolk ~10000 graden verhit door UV straling van hete sterren waterstof 70% helium 28% (rest) 2% vooral koolstof, stikstof zuurstof Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 Een koude stofwolk : ~ -260 graden C uiterst kleine roet en zand korreltjes Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

“Paardenkop nevel”: koude stof-gaswolk Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Een wolk waaruit sterren gevormd worden Zichtbaar licht Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Een wolk waaruit sterren gevormd worden Zichtbaar licht Infrarood opname Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Ster vorming in de Adelaar nevel Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Gas-stof kolommen in Adelaar nevel materiaal voor honderden sterren Hubble Ruimte Telescoop “Pillars of creation” Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

De Orion gasnevel: te zien met het blote oog ! Afstand: 1400 lichtjaar Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Orion nevel: planetenstelsels in wording Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 Stofschijven rondom sterren in Orion nevel: planeten stelsels in wording? Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Ontstaan van aarde en planeten? Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 De zon Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

de “motor” van de zon : kernfusie Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Energie produktie door H fusie 4 protonen : 4x1.00727 = 4.0291 a.m.u 2 electronen: 2x0.00055 = 0.0011 a.m.u ----------- in 4.0302 a.m.u He kern uit 4.0015 a.m.u ---------- omgezet in energie 0.0287 a.m.u.= 0.7 % Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 Bereken de maximale levensduur van de zon door H-fusie Levensduur = Energie voorraad/Energie verbruik Massa van de zon = 2.0 1030 kg 70% is waterstof = 1.4 1030 kg H 1/7 van de massa zit in de kern : 2.0 1029 kg H Bij H fusie wordt 0.7 % omgezet in energie: 1.4 1027 kg H Opgewekte energie voorraad E=mc2 : 1.3 1044 J Straling van de zon : 3.8 1026 J/s Maximale levensduur = Energie/Verbruik = 3.4 1017 s = 1 1010 jr !! Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

De levensduur van sterren tmax =~ 1010 (M/Mzon)/(L/Lzon) jr Massa Helderheid Levensduur Levensduur (x Zon) (x Zon) geschat berekend 1 1 10 miljard 10 miljard 3 70 420 miljoen 450 miljoen 5 450 110 miljoen 150 miljoen 40 000 5 miljoen 10 miljoen 500 000 1.2 miljoen 4 miljoen --------------------------------------------------------------- 0.8 0.5 18 miljard 20 miljard Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 Conclusies 1. Hoe zwaarder de ster, des te korter zijn leven 2. De zwaarste sterren leven slechts een paar miljoen jaar: dus bijna alle zware sterren die ooit zijn gevormd zijn al verdwenen 3. Sterren lichter dan 0.8 Mzon kunnen ouder worden dan 14 miljard jaar (= leeftijd van heelal) dus alle lichte sterren die ooit zijn gevormd bestaan nog !!! Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Fusie van helium → koolstof → zuurstof Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Belangrijkste fusie reakties in sterren grondstof produkt temperatuur Waterstof → Helium 10 miljoen Helium → Koolstof 100 miljoen Koolstof +He → Zuurstof 200 miljoen Zuurstof → Silicium 1 miljard Silicium → IJzer 2 miljard Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 De zon over 3.5 miljard jaar : een rode reus: R=50 Rzon opzwellen doordat ster convectief wordt aarde verliest water en dampkring ! Verdroogde aarde Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

300 miljoen jaar later : rode superreus : R=300 Rzon einde van de aarde !! Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Afmeting van rode superreus op schaal t.o.v. zon Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Rode superreus met kern van helium en koolstof = “pit” van de zon Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

de zon gaat “pulseren” en stoot daarbij buitenlagen af Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Buitenlagen zijn uitgestoten: “ring nevel” Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 “zandloper” nevel Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 “katte-oog” nevel Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Katte-oog nevel lang belicht Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Het einde van de zon: resterende “pit” is een witte dwerg Afmeting ~ als aarde Massa ~ helft van zon Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 Supernova 1987A Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Supernova 1987A een ontploffende zware ster ~25 Mzon Helderheid 108 x Zon Maanden lang 25 febr 1987 Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 “krab-nevel” restant van ster die in 1054 ontplofte expansie snelheid ~ 1500 km/s Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 restant van oude supernova explosie “sluier nevel” chemisch verrijkt met He, C, N, O, Fe enz Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Nieuwe stervorming uit restanten van oude sterren Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 Conclusies: 1 Sterren produceren alle elementen door kernfusie in centrum 2. Producten komen aan eind van het leven vrij in uitgeblazen schillen of supernova explosies 3. Uitgestoten gas ontmoet andere nevels en klontert samen 4. Hieruit ontstaan nieuwe sterren: verrijkt! 5. Zon en aarde zijn ontstaan uit verrijkte wolken 6. Ieder atoom in ons lichaam (behalve H) is in sterren gevormd. Wij zijn gemaakt van “sterrenstof” Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005

Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005 Informatie Hubble plaatjes op web: www.heritage.stsci.edu http://oposite.stsci.edu/pubinfo Nederlandse sterrenkunde webstek (o.a. voor scholieren): www.astronomy.nl Populair artikel: “Het ontstaan van sterren gezien door de Hubble Space Telescope” Henny Lamers, Zenit, September 1999 Moderne Natuurkunde, 6 Oct 2005