AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet

Transkript

1 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet

2 Solas overflate og atmosfære

3 Kromosfæren er ikke en vertikalt ordnet lagdeling, men består av spicules 5000 km høye med levetider inntil 10 min AST Sola 3

4 Solas korona AST Sola 4

5 Solvinden: Elektrisk ladde partikler (ioner)

6 CME: Coronal Mass Ejection Serie av bilder med koronagrafen fra januar 1996 viser hvordan masse fylles inn i en sekk, som så åpner seg når trykket blir for stort gassen kastes da ut i en CME, som gir et stormkast i solvinden

7 Stort CMEevent * * En CME vokser fram på 2½ time

8 Luc Rouppe van der Voort, Michiel van Noort, SST/ITA October Luc Rouppe van der Voort, Michiel van Noort, SST/ITA October Luc Rouppe van der Voort, Michiel van Noort, SST/ITA October

9 Science, December

10 .

11 Hvorfor er koronaen så varm?

12 I dag Hvordan finne avstand til stjerner? Hvorfor har stjerner (på hovedserien) forskjellige farger? Hvor går grensen mellom stjerne og planet?

13 Astronomiske avstander Hvordan vet vi at nærmeste stjerne er 4 lysår unna? Hvordan vet vi at galaksen vår er lysår i diameter? Hvordan vet vi at nabogalaksen (Andromeda) er 2.5 millioner lysår unna? Hvordan vet vi at de fjerneste objektene vi observererer over 10 milliarder lysår unna? (OBS: Ingen av de 4 svarene er like.)

14 Astronomiske avstander

15 Parallaksevinkel 2 A U

16 Parallaksevinkel Det er snakk om små vinkler 1 grad = 60 bueminutter = buesekunder 1 = 60 = 3600 Parsec (pc): En parallaksevinkel på 1 buesekund 1 pc = AU = 3.26 ly (se tavle) Øvre grense (Gaia-satellitten: pc)

17 By NASA/Penn State University - (image link), Public Domain,

18 Proxima Centauri By ESA/Hubble, CC BY 3.0,

19 Proxima Centauri Parallaksevinkel: Avstand: d = ) +, = pc -./01 OBS: Mindre vinkel à større avstand! 1 pc = 3.26 ly pc = ly 4.24 ly

20 By FrancescoA - File:Near-stars-past-future-de.svg, CC BY-SA 3.0,

21 Et problem Parallaksemetoden har en øvre grense Hva gjør vi når objekter er for langt unna til at vi kan måle parallaksevinkel?

22 Fluks (energifluks) Effekt: Energi/tid Fluks: Effekt/areal Hvor mye energi (fra stråling) per sekund treffer en detektor med overflate 1 m ;? Enhet: Watt per kvadratmeter (W/m ; )

23 Tilsynelatende magnitude (størrelsesklasse) Hvorsterkt lyserstjernen på nattehimmelen? Kan sammenligne fluksen fra ulike stjerner m ) m ; = 2.5 log )- C D C E Forklares om litt J

24 Tilsynelatende magnitude (størrelsesklasse) Objekt m M d (pc) Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) Maksgrense (teleskop): m +30 OBS: Mindre (mer negativ) m à større lysstyrke

25 Absolutt magnitude (størrelsesklasse) Tilsynelatende magnitude: Hvor sterkt lyser stjernen sett fra jorden? Absolutt magnitude: Hvor sterkt lyser stjernen egentlig? Definisjon: Absolutt magnitude M er lik den tilsynelatende magnituden 10 pc unna stjernen

26 Absolutt magnitude (størrelsesklasse) Objekt m M d (pc) Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) Maksgrense (teleskop): m +30 Igjen: Mindre M à større lysstyrke

27 Hva har dette med avstand å gjøre? Objekt m M m - M Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) Oppgave: Fyll ut det som mangler (m M) i tabellen (rund av om nødvendig)

28 Hva har dette med avstand å gjøre? Objekt m M m - M Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) Mindre m M betyr kortere avstand! (Større = lenger avstand)

29 Avstandene i parsec Objekt m M d (pc) Solen H0 Fullmånen H1 Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) m M = 5 log )- d 5

30 Hva er en logaritme? m M = 5 log )- d 5

31 10? = 10

32 10 ) = 10

33 10 ) = 10 10? = 0

34 10 ) = = 1

35 10 ) = = 1 10? = 4

36 10 ) = = ;-JKKK)L = 4

37 10 ) = = 1 10 MNO DP(R) = 4 log )- (4) =

38 10 ) = MNO DP()) = 1 10 MNO DP(R) = 4 log )- (1) = 0 log )- (4) =

39 10 MNO DP()-) = MNO DP()) = 1 10 MNO DP(R) = 4 log )- (10) = 1 log )- (1) = 0 log )- (4) =

40 Hva er sammenhengen? 10 MNO DP()-) = MNO DP()) = 1 10 MNO DP(R) = 4 Hvilket tall skal jeg opphøye 10 i for å få 4 som svar?

41 Hva er sammenhengen? 10 MNO DP(R) = 4 Logaritmen til 4 er det tallet du må opphøye 10 i for å få 4 som svar

42 Mer generelt: 10 MNO DP(U) = x Logaritmen til et tall er det du må opphøye 10 i for å få dette tallet som svar

43 m M = 5 log )- d 5 d = 100 Hvilket tall skal jeg opphøye 10 I for å få 100 som svar? log )- 100 = 2

44 Logaritmisk skala 10 R 10 L 10 ; 10 ) H)

45 Logaritmisk skala Gir plass til veldig små og veldig store størrelser i samme graf

46 Pensumformler om avstander

47 Det er et ubesvart spørsmål her: Objekt m M d (pc) Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne)

48 Hvordan vet vi absolutt magnitude? Objekt m M d (pc) Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) pc unna er for langt å reise for mennesker/satellitter (foreløpig)

49 Hertzsprung-Russell-diagram

50 Vi vet temperaturen til stjernen

51 Leser av Sirius A: M = 1.42

52 Men hvordan visste vi temperaturen?

53 Stjernas fargespekter (sort legeme: Wiens lov)

54 Hvordan finne avstand til en stjerne? Ved å se på den dominerende fargen finner vi til stjernen med Wiens lov Med et Hertzsprung-Russel-diagram finner vi deretter Ved å måle lysstyrken til stjerna sett fra jorden finner vi Formelen m M = 5 log )- har nå bare )- +, én ukjent størrelse: (Fyll inn ordene som mangler.) W

55 Hvordan finne avstand til en stjerne? Ved å se på den dominerende fargen finner vi temperaturen til stjernen med Wiens lov Med et Hertzsprung-Russel-diagram finner vi deretter den absolutte magnituden (M) Ved å måle lysstyrken til stjerna sett fra jorden finner vi den tilsynelatende magnituden (m) Formelen m M = 5 log )- W )- +, har nå bare én ukjent størrelse: avstanden (d) i pc

56 Vi leste av langs kurven i diagrammet

57 80-90% av stjernene (inkl. Solen) er her

58 Men ikke alle!

59 Hovedserien: Fusjonerer H à He

60 Avlesningen vår forutsetter at Sirius A er en hovedserie-stjerne (noe den er)

61 Røde kjemper: He à C, N, O

62 Superkjemper: Enda senere fase

63 Hvite dverger (utbrente småstjerner)

64 Mer om dette i neste uke

65 Neste forelesning: Stjernenes liv fra fødsel til død