Von galaktischen Gaswolken zu stellaren Scheiben: Sternentstehung in Computersimulationen. von Robi Banerjee
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1 Von galaktischen Gaswolken zu stellaren Scheiben: Sternentstehung in Computersimulationen von Robi Banerjee Orion Nebel, Aufnahme: Very Large Teleskop (VLT), ESO Chile
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3 Wie entstehen eigentlich Sterne?
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5 Typische Galaxie Sterne: ~ 100 Milliarden Insterstellare Medium (ISM): atomares Gas, ionisiert, neutral, T ~ tausend - Million Grad Molekülwolken: < 1% des Volumens; H2, CO, Staub Sternentstehungsrate heute: 3-5/Jahr Lebensdauer von Sternen: Millionen - Milliarden Jahre
6 Molekülwolken: Sternentstehungsgebiete vorwiegend molekular: H2, CO + Staub (~ 1%) Ausdehnung ~ pc Masse ~ 10 5 Msol (GMCs) Dichte: cm -3 kalt (10-20 K) chaotische Geschwindigkeitsfluktuationen, d.h. Überschall-Turbulenz Magnetfelder, B ~ 10 µg extrem Vakkum 10^4-10^9 ultrahochvakuum < 10^4
7 Hubble Teleskop: Sternentstehungsgebiet NGC 604 in M33 Galaxie
8
9 ESA Herschel Teleskop: Sternentstehungsgebiet Rosetta Nebel
10 Hubble Teleskop: Pillars of Creation
11 Magnetfelder M51 Erdmagnetfeld ~ 1 Gauss Galaktisches Feld ~ mal schwächer Galaktisches B-Feld (e.g. R.Beck 2001) großskalige Komponente: ~ 4µG Gesamtstärke: ~ 6µG Polarisationkarte des Pfeifennebels F.O.Alves, Franco, Girart 2008
12 Sternentstehung schematisch
13 Sternentstehung schematisch
14 Modellierung 10 Größenordungen: Sonne - Medizinball
15 Modellierung 10 Größenordungen: Sonne - Medizinball riesige Längenskalen: 100 pc - 1 Rsun (10 Größenordnungen!!) Lösungen: adaptives Gitter / Teilchen basierend unterschiedlichste Zeitskalen: 1 Millionen Jahre - Sekunden verschiedenste Prozesse: Gravitation, Hydrodynamik, Thermodynamik, Strahlung, Magnetfelder,...
16 Modellierung in Supercomputern Kolob GPU-Cluster, Uni Heidelberg aus Bremen 17 TFLOPS JUGENE Supercomputer, Jülich Forschungszentrum
17 Entstehung von Molekülwolken
18 Entstehung von Molekülwolken Anfangskonfiguration: Zusammenstoß zweier heißer Gasstöme
19 Entstehung von Molekülwolken
20 Entstehung von Molekülwolken
21 Entstehung von Molekülwolken
22 Entstehung von Molekülwolken
23 Kollaps von prästellaren Kernen
24 Kollaps von prästellaren Kernen
25 Kollaps von prästellaren Kernen Bok Globule B 68: Alves et al. 2001
26 Kollaps von prästellaren Kernen
27 Kollaps von prästellaren Kernen Bonner-Ebert Sphäre
28 Kollaps von prästellaren Kernen 1D Simulation von Richard Larson, 1969 Zeit Bonner-Ebert Sphäre
29 Gravitations-Instabilität
30 Gravitations-Instabilität { < 0 : Kollaps > 0 : Expansion Virialsatz: 2K + U = 0 : stabil thermische Energie Gravitationsenergie homogene Gas-Sphäre
31 Gravitations-Instabilität { < 0 : Kollaps > 0 : Expansion Virialsatz: 2K + U = 0 : stabil thermische Energie Gravitationsenergie homogene Gas-Sphäre Kollaps: MKern > MJeans T 3/2 ρ -1/2
32 Gravitations-Instabilität { < 0 : Kollaps > 0 : Expansion Virialsatz: 2K + U = 0 : stabil thermische Energie Gravitationsenergie homogene Gas-Sphäre Kollaps: MKern > MJeans T 3/2 ρ -1/2
33 Gravitations-Instabilität Jeans Masse: MJeans 1 MSonne
34 Gravitations-Instabilität Jeans Masse: MJeans 1 MSonne Jeans Länge: LJeans AU
35 Gravitations-Instabilität Jeans Masse: MJeans 1 MSonne Jeans Länge: LJeans AU Frei-Fall-Zeit: tff Jahre
36 Scheiben
37 Scheiben
38 Scheiben Filament Filament + eingebettete Scheibe Scheibe + adiabatischer Kern Banerjee, Pudritz & Anderson 2006 Drehimpuls durch Stöße von Gaströmungen
39 Simulation: Paul Clark (Uni Heidelberg)
40 Simulation: Paul Clark (Uni Heidelberg)
41 Turbulenz und Fragmentierung
42 Simulation: Paul Clark (Uni Heidelberg)
43 Massenverteilung der Sterne Universelle Massenverteilung der Sterne (Initial Mass Function, IMF)? Munch et al. 2002: Orion Trapezium Cluster Parametrisierung: dn(m) M -ξ dm für M > 0.5 Msol: ξ = 2.35 (Salpeter 1955)
44 Jets & Gasausflüsse
45 Rückkopplungsprozesse Jets & Gasausflüsse Stellare Winde Supernovae
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47 HH 34, Aufnahme: VLT
48 Jets & Gasausflüsse Blandford & Payne 1982: Magnetisch-zentrifugal getriebener Jet: Winkel von Bp mit der Scheibenebene < 60 Pelletier & Pudritz 1992
49 Jets & Gasausflüsse Pudritz & Norman 1986
50 Jets & Gasausflüsse Anfangskonfiguration: rotierende Gassphäre + Magnetfeld
51 Simulation: Daniel Seifried (ITA, Uni Heidelberg)
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53 Magnetfeldlinien
54 Magnetfeldlinien
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57 Turbulenz von Jets? NGC 1333, Aufnahme: Spitzer Teleskop
58 Turbulenz von Jets?
59 Turbulenz von Jets?
60 Turbulenz von Jets?
61 Turbulenz von Jets?
62 Turbulenz von Jets?
63 Turbulenz? ohne Jets mit Jets
64 Turbulenz? ohne Jets mit Jets
65 Stellare Winde RCW 120, Aufnahme: Herschel Statellit
66 Stellare Winde Problem bei massereichen Sternen: In sphärischer Symmetrie (1D) kann der Strahlungsdruck die Gasakkretion stoppen (Eddington Limit)
67 Winde von massereichen Sternen Yorke & Sonnhalter, D: symmetrischer Ausfluss
68 Winde von massereichen Sternen Scheibe: Seitenansicht Scheibe: Draufsicht Simulation: Thomas Peters (ITA, Uni Heidelberg)
69 Winde von massereichen Sternen (HII Regionen) aus Simulationen Radiobeobachtungen
70 Supernovae Krebs Nebel, Aufnahme: HST
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73 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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