SUPERNOVAS Kyoto ANW Koen Savelkoul Thomas Janssen Youri Heymann Rosanne Feddes

Inhoud Introductie Thema & vragen Probleemstelling De bron De supernova De restanten Vorming van elementen Straling uit supernova’s Röntgenstraling Chandra X-ray telescope Gammastraling Fermi Gamma-ray telescope Fritz Zwicky Bronnenboom & APA-verwerking Onderzoeksvraag & hypothese Afsluiting

Introductie Tijdens module 2 hebben we gekozen voor het thema heelal. Hierbij hebben we ons vooral gericht op supernova’s. De opdracht: Formuleer een probleemstelling Doe een literatuuronderzoek: 15 artikelen, verwerken volgens PGO-model Wetenschapper Maak een presentatie Formuleer een SMART - onderzoeksvraag Formuleer een hypothese

Thema & vragen Groep: Thema: Hoofdvraag: Deelvraag 1: Deelvraag 2: Kyoto ANW (kyotoanw.wordpress.com Heelal Kunnen we uit de gammastraling, die veroorzaakt wordt door supernova’s, energie winnen? Hoeveel energie is er mogelijk te winnen uit de gammastralen? Zijn de huidige zonnepanelen geschikt voor gammastraling? Of moet er een andere manier gevonden worden om de straling op te vangen en om te zetten in energie?

Probleemstelling We beginnen deze module met de volgende vraag: Wat is de invloed van supernova’s op onze planeet? Hieruit volgt de volgende probleemstelling: Supernova’s hebben mogelijk een negatieve invloed op onze planeet.

De bron Als er uit de stergeboorteregio’s een grote ster ontstaat, wordt dit een blauwe superreus. Ze branden snel op, koelen af en worden rood. Als de overgebleven energie ook opgebruikt is, implodeert de ster door zijn zwaartekracht. Artikel 1

De supernova Als de rode reus onder zijn zwaartekracht bezwijkt, implodeert hij. Hierdoor ontstaat een supernova. Het resultaat is een grote gaswolk met in het midden een neutronenster met een diameter van ongeveer 10 km. Door hun hoge dichtheid zijn ze echter nog zwaarder dan onze zon. Artikel 2/4

De restanten Het gas dat tijdens de supernova ontstaan is, bevat nog steeds veel energie, in de vorm van warmte en beweging. Het gas dijt uit met 1000 tot 10000 km/s. Uiteindelijk kan de gaswolk enkele honderden lichtjaren groot worden. Intussen is het gas dan afgeremd en afgekoeld. Afhankelijk van het soort supernova verschillen de restanten van de vorm en omstandigheden. Artikel 4

Vorming van elementen In zware objecten, zoals supernova’s, ontstaan er grote stromingen met losse neutronen. In zware sterren kunnen stabiele elementen gevormd worden, zoals zilver, goud en lood. In supernova’s gaat dit vormingsproces sneller, waardoor ook instabiele elementen zoals uranium gevormd kunnen worden. Deze vallen echter uit elkaar in andere, minder zware elementen. Hierbij wordt ook energie losgelaten. Artikel 5

Straling uit supernova’s Op het moment waarop de supernova plaatsvindt – de implosie, gevolgd door de explosie – wordt er een grote hoeveelheid röntgenstraling uitgestoten. Het resultaat van de supernova stoot, naast röntgenstraling, ook nog eens gammastraling uit. Deze kan door telescopen worden gedetecteerd. Veel van deze telescopen horen bij de NASA, het overheidsorgaan voor ruimteonderzoek in de VS. Artikel 6

Röntgenstraling Bij extreem zware supernova’s ontstaan radioactief nikkel. Als dit vervalt, ontstaat een grote hoeveelheid energie, waardoor de supernova maanden lang extreem fel brandt. Intussen verspreidt het gas, dat ontstaan is in de supernova, zich. Dit gebeurt in schokken, door de verschillen in druk en temperatuur. Hierdoor versnellen elektronen, die daardoor straling veroorzaken. Een van die resulterende soorten straling is röntgenstraling, die vervolgens door Chandra opgevangen wordt. Zo kunnen supernova’s gedetecteerd worden. Artikel 7

Chandra X-ray telescope De röntgenstraling die door supernova’s wordt uitgezonden kan opgevangen worden door de Chandra telescoop. Deze telescoop, die in 1999 gelanceerd is en nu ellipsvormige rondjes om de aarde draait, gebruikt precieze spiegels om röntgenstralen op een sensor te richten, die vervolgens een beeld kan maken. Door deze beelden met andere bronnen te combineren, wordt er vaak een bijzonder resultaat gevormd Artikel 8/9

Gammastraling Bij supernova’s kan kosmische straling ontstaan. Dit zijn kleine deeltjes van atomen, die rondvliegen rond de snelheid van het licht. Deze kosmische straling bestaat voor het grootste deel uit protonen. Door de hoge snelheid bevatten de protonen een grote lading. Als deze protonen vervolgens botsen met deeltjes van gas in de ruimte, wordt deze lading omgezet in gammastraling. De Fermi telescoop kan deze straling vervolgens ontvangen. Artikel 10

Fermi Gamma-ray telescope De Fermi Gamma-ray telescope is gelanceerd op 11 juni 2008, en zal minimaal 5 jaar in de ruimte blijven. Fermi wordt voor twee doeleinden gebruikt. Ten eerste is dit een telescoop die naar constante gammastraling zoekt. Deze straling kan tussen de 10 miljoen en 300 miljard keer de energie van normaal licht hebben. Hiernaast heeft de Fermi ook sensoren voor de zogeheten gamma-ray burst. Dit zijn korte flitsen met energierijke gammastraling. Met de informatie die Fermi brengt, kunnen vervolgens tekeningen van de bestudeerde objecten worden gemaakt. Hierdoor kan de oorzaak van de straling ontdekt worden. Gammaflits uit het Vela-gebied, gedetecteerd door Fermi Artikel 11

Schadelijke gammastralen Zoals eerder gezegd ontstaan er soms gammaflitsen, die erg veel energie bevatten. Als die gammaflitsen onze aarde zouden raken, kan totale vernietiging het gevolg zijn. Dit heeft volgens theorieën al eerder plaatsgevonden: bij het uitsterven van de dinosauriërs. Toch is de kans op herhaling miniem. In enkele seconden zal het aardoppervlak verschroeien, en daarmee de landwezens verbranden. Plankton aan de oevers van wateren sterft uit, waardoor zeedieren op lange termijn ook uitsterven. De ozonlaag is inmiddels vernietigd, waardoor schadelijke uv-straling het aardoppervlak bereikt. Artikel 12/13

Schadelijke supernova’s Supernova’s bevatten gigantische hoeveelheden energie. Als die in de buurt van onze planeet zouden plaatsvinden, zouden ze een gevaar voor de aarde vormen. Zo is er de ster Betelgeuze. Het is mogelijk dat deze ster op dit moment ontploft en een supernova wordt. Zal hij dan een gevaar voor ons vormen? Het antwoord is nee. Supernova’s moeten binnen een afstand van 50 lichtjaren liggen om ons in gevaar te brengen. Betelgeuze ligt op 470 lichtjaren. In onze omgeving zijn op dit moment geen sterren die binnenkort een supernova kunnen worden. Artikel 14/15

Fritz Zwicky Fritz Zwicky (1898-1974) is een bekende astronoom die de wetenschap vooral op twee punten geholpen heeft. Ten eerste is dit een onderdeel van zijn ideeën over supernova’s: kosmische straling. Het idee over supernova’s als bron van deze straling bleek te kloppen. Dit principe wordt tegenwoordig veel gebruikt om op grote schaal afstanden te berekenen, door naar de sterkte van deze straling te kijken. Het tweede punt is minder revolutionair, maar net zo nuttig. Zwicky heeft in zijn leven ongeveer 120 supernova’s gevonden. Hiervoor zat hij velen uren achter zijn telescoop. Veel van de dingen die hij heeft gezien heeft hij vastgelegd. Zo is er een grote hoeveelheid informatie ontstaan, die gebruikt kan worden voor het bepalen van posities van sterren ten opzichte van elkaar.

Bronnenboom & APA-verwerking

Onderzoeksvraag & hypothese Na het literatuuronderzoek konden we een onderzoeksvraag formuleren. Deze luidt als volgt: Kunnen we uit de gammastraling, die veroorzaakt wordt door supernova’s, energie winnen? De vraag staat op dia 4 verder uitgewerkt. Op deze manier zouden we ook een positieve invloed van supernova’s kunnen ondervinden. Hierbij hebben we de volgende hypothese: Wij denken dat het erg moeilijk is om de gammastraling op te vangen. Er is nog niet duidelijk wanneer en waar de gammastraling ontstaat. Er zal dus eerst onderzocht moeten worden hoe supernova’s nauwkeuriger voorspeld kunnen worden.

Afsluiting Dit is het einde van de presentatie, en daarmee het einde van ons eindproduct. Tijdens deze module hebben wij gestreefd naar kwaliteit. Hopelijk is dit terug te zien in het werk dat wij geleverd hebben. Het zal waarschijnlijk ook nog verbeterd worden tijdens het onderzoek door de Open Universiteit. We zijn tevreden met ons eindresultaat en met het proces waarin dit resultaat ontstaan is. We hebben tijdens deze module veel geleerd, vooral doordat het een onderwerp is dat normaal gesproken niet op school bestudeerd wordt. We hopen dat we deze kennis aan u kunnen doorgeven. Kyoto ANW Koen, Thomas, Youri en Rosanne