Werkgroep door Florine Meijer en Henny Lamers over de module Levensloop van Sterren, voor de woudschotenconferentie voor natuurkundedidactiek, 12 december 2009. Informatie over inhoud en opbouw van de module, ervaringen en mogelijkheden, en een inleiding in de sterevolutie.

1. Welkom Florine Meijer (JCU) Henny Lamers (SIU) Woudschotenconferentie natuurkunde 12 december 2009

5. De module: kern en keuze A Scheikunde tussen de sterren B Compacte sterren C Supernova’s D Zwarte gaten Keuze-hoofdstukken Gebruik: - In de klas - Achtergrond bij praktische opdracht - Voorkennis in bijlage 1 Meten aan sterren 2 Structuur van sterren 3 Levensloop van sterren Kern-hoofdstukken

15. De levensloop van sterren Henny J.G.L.M. Lamers Sterrenkundig Instituut Universiteit Utrecht Tel: 030-2535222 email: H.J.G.L.M.Lamers@uu.nl

16. 1. De vorming van sterren

17. Een klein stukje sterrenhemel

18. De Pleiaden sterrenhoop honderden sterren

19. Sterrenhoop M13 honderdduizenden sterren op een kluit

20. Een hete gas wolk (T~ 10 4 K) waterstof 70% helium 28% (rest) 2% vooral koolstof, stikstof zuurstof

21. Een koude stofwolk (T~100 K) uiterst kleine roet en zand korreltjes (~0.1 micron)

22. Het ontstaan van een sterrenhoop uit een grote gasnevel 1. kontraktie van een gaswolk door eigen zwaartekracht 2. kontraherende gaswolk gaat klonteren 3. klonters trekken samen tot sterren 4. sterrenhoop !

23. De Adelaar nevel : stervormings nevel Afstand: 7000 lj Diameter: totaal : 50 lj binnendeel: 15 lj Totale massa: >12000 Mzon

24. Eerste sterren in een stervormings nevel gaan gas in hun directe omgeving verhitten en ionizeren -> expanderende hete gasbel Bellen blazen in een stervormende wolk

25. Gas-stof kolommen in Adelaar nevel materiaal voor honderden sterren Hubble Ruimte Telescoop “ Pillars of creation ” Grootste kolom = 3 x 1 lj Verdamping van gas en stof door nabije sterren

26. Samenstelling van gaswolken en van bijna alle sterren in ons melkwegstelsel afgeleid uit het spectrum Waterstof (H) 70 % Helium (He) 28 % Zuurstof (O) 1 % Koolstof (C) 0.4 % Stikstof (N) 0.1 % Rest 0.5 %

27. 2. De levensloop van zon sterren

28. De zon Afstand: 150 000 000 km = 8 lichtminuten Diameter: 1 400 000 km Oppervlakte: 5700 graden Leeftijd: 4,6 miljard jaar! Straling: 4 10 26 Watt Alle auto’s op aarde (7 10 8 ), 100 km/dag, 4miljoen jaar ! = energieverbruik Zon in 1 sec !

29. Het principe van H -> He fusie 4 protonen + 2 electronen -> He-kern + 2 neutrinos + energie

30. De fusie reacties van H -> He in sterren proton-proton keten CNO cyclus Netto: 4H + 2e -> He-kern Netto: 4H + 2e -> He-kern In lichte sterren T<18 MK In zware sterren T > 18 MK

36. De zon over 3.5 miljard jaar : einde H-fusie in centrum een rode reus Aarde verschroeit : einde van leven op aarde

37. 300 miljoen jaar later : rode superreus Straal van zon is dan 200 a 300 maal huidige straal Misschien wordt de aarde dan opgeslokt door de zon !

38. Rode superreus : R ~ 300 R zon ster met kern van helium en koolstof Officiele naam : ster op asymptotische reuzen tak (AGB) C-pit met He-schil eromheen detail tekening van centrum

39. Rode superreuzen “pulseren” Uitzetten en inkrimpen op tijdschaal van maanden tot jaren Hierbij worden steeds buitenlagen afgestoten (v ~ 20 km/s) Totdat, na ca 100 000 jaar alleen de “pit” van de ster overblijft ! helderheid

40. 3. Het einde van sterren

41. Planetaire nevels : de “laatste ademstoot” van lichte sterren (M<6 Mzon) Diameter : 1 lichtjaar Snelheid: 20 a 50 km/s Samenstelling: voornamelijk H-gas verrijkt met He en C Ster in centrum: Witte dwerg = “pit” van de ster

42. kattenoog nevel uitgestoten gaslagen rondom een witte dwerg foto in UV licht foto in nabij infrarood licht

43. Levens cyclus van sterren

44. Het einde van een zware ster M>8 M zon Alle fusie-fasen zijn doorlopen, tot vorming van Fe in centrum

46. 23 febr 1987: Supernova 1987A een ontploffende zware ster 25 febr 1987 Ster werd binnen twee dagen 200 miljoen maal zo helder als zon ! Hij bleef maanden zo helder en begon toen zwakker te worden. Ster is nu niet meer zichtbaar, uitgestoten nevel wel.

47. “ Krab-nevel” restant van ster die in 1054 ontplofte Het signaal van de Krab-pulsar: een piepje elke 0.0336702 seconde Pulsar = zeer snel roterende neutronen ster met strek magneet veld

48. De Sluier nevel restant van supernova explosie van 7000 jaar geleden Expansie snelheid 2000 km/s

49. Wij zijn gemaakt van sterrenstof !

50. Wilt U deze powerpoint presentatie ontvangen, email naar [email_address] Een uitstekend boek over sterrenkunde op ongeveer dit niveau: In quest of the Universe (CD met video’s en foto’s) T.Koupelis & K. Kuhn, uitgever: Jones & Bartlett Publ. ISBN 13-978-0-7637-4387-1 of ISBN 10-0-7637-4387-0 Foto’s van Hubble Space Telescope te vinden op http://heritage.stsci.edu Sterrenkunde les door een astronoom? lamers@astro.uu.nl of [email_address]