Weiße Zwerge - 10 Mrd. Diamanten in Galaxis

Transkript

1 Weiße Zwerge - 10 Mrd. Diamanten in Galaxis Max Camenzind - Akademie HD - Sept. 2017

2 Inventar Milchstraßen-Sterne 300 Milliarden Sterne + Planeten 10 Milliarden Weiße Zwerge (WZ) 100 Millionen Neutronensterne (NS) 1 Million Schwarze Löcher (SL) 1 supermassereiches SL im Zentrum

3 Was sind Kompakte Objekte? Entscheidend ist das Verhältnis Radius zu Schwarzschild-Radius, was man als Kompaktheit bezeichnet. Sterne: Radien > Schwarzschild-Radien Sonnenradius = Schwarzschild-Radien Weißer Zwerg ~ 2000 Schwarzschild-Radien, Dichte ~ 10 6 g/cm³ Neutronenstern ~ 3 Schwarzschild-Radien, Dichte ~ Kerndichte Schwarzes Loch 1 0,5 Schwarzschild-Radius, Dichte = 0! R S : Schwarzschild-Radius R S = 2,98 km M/M S G : Gravitationskonstante c : Lichtgeschwindigkeit M : Masse des Sterns

4 Massen Kompakter Objekte Beobachteter Massenbereich kompakter Objekte Grafik: Camenzind Masse in Einheiten von Sonnenmassen

5 Die drei Exoten der Milchstraße Weiße Zwerge 0,2 1,4 Sonnenmassen Schwarzes Loch Sonnenmassen / km Durchmesser Neutronensterne 1,2 2,0 Sonnenmassen 22 km Durchmesser Grafik: Camenzind

6 Wie entstehen Kompakte Objekte? Trennlinie 9 Sonnenmassen Grafik: Camenzind

7 Nobelpreise für Forschung an kompakten Objekten 1974 Anthony Hewish, Cambridge/UK... für seine entscheidende Rolle bei der Entdeckung der Pulsare und ihrer Deutung als rotierende Neutronensterne 1983 Subramanyan Chandrasekhar, Chicago, USA... für seine Theorie der Struktur weißer Zwerge (aus den 1930er Jahren) 1993 Russell Hulse & Joseph Taylor, Princeton, USA... für die Entdeckung des Doppelsternpulsars, der eine neue Möglichkeit für das Studium der Gravitation eröffnet hat 2002 Riccardo Giacconi, Associated Universities Inc., USA... für bahnbrechende Beiträge zur Astrophysik, die zur Entdeckung kosmischer Röntgenquellen führte (NS und stellare SL)

8 Weiße Zwerge... Uninteressant? Nein,, Subramanian Chandrasekhar ( ) Theorie entarteter Elektronensterne (1931)... denn sie haben ein interessantes Inneres: Diamanten der Milchstraße. kühlen sehr langsam aus über die Hubble-Zeit werden als Kosmochronometer verwendet.

9 Unsere Themen Weiße Zwerge in der Sonnenumgebung: Sirius B - der Begleiter von Sirius A innerhalb von 20 pc gibt es mindestens 129 WZ Spektraltypen: DA, DB, DC, DO, DZ Die Massen Weißer Zwerge aus SDSS Die Struktur Weißer Zwerge: Quantendruck und Massen-Radius Beziehung Chandrasekhar-Grenzmasse ist fundamental Wie schnell kühlen Weiße Zwerge aus? Weiße Zwerge und Supernovae vom Typ Ia

10 CO Weiße Zwerge als Endzustand Schicksal der Sonne in 7 Mrd. Jahren Weißer Zwerg ( K) mit Helix- Nebel

11 Ring Nebel (M 57) Aufnahme: HST PN image from HST Junger heißer Weißer Zwerg

12 Wie wurden WZ entdeckt?

13

14 Entdeckungsgeschichte II 1983 Erst 50 Jahre später erhielt Chandrasekhar den Nobelpreis für seine fundamentale Entdeckung.

15 Historische Weiße Zwerge mit Hipparcos vermessen Abriss Astronomie

16 Weiße Zwerge in Sonnenumgeb

17 Die 6 nächsten Weißen Zwerge (Single)

18 Der nächste Weiße Zwerg

19 Sirius spielt bei Ägyptern wichtige Rolle Die ägyptischen Pyramiden stehen nicht planlos in der Wüste, sondern bilden eine gigantische Himmelskarte, ausgerichtet nach den Gürtelsternen im Sternbild Orion. Der altägyptische Kalender richtete sich nach Sirius (genannt Sothis) - der Aufgang von Sirius kündete das Nilwasser an.

20 Sirius und die Nilflut Besonders wichtig war der heliakische Aufgang des Sirius im Alten Ägypten als Bringer der Nilflut (im Osten sichtbare Morgensterne). Beide Ereignisse fielen ab etwa 2000 v. Chr. zusammen. Vorher war der heliakische Sirius-Aufgang wegen der Präzession der Erde zu früh für die Nilflut. Für die Ägypter begann mit der Nilflut die für den Anbau und die Aussaat wichtige Bewässerung und Versorgung mit dem Nilschlamm. Mit dem heliakischen Sirius- Aufgang war zudem das Neujahrsfest gekoppelt (sog. Sothis-Zyklus). In Sumer, Assyrien und Babylonien übernahmen einige Sterne mit ihrem heliakischen Aufgang wichtige Funktionen als Signalgeber für den landwirtschaftlichen Kalender.

21 Sirius B Was unsere Vorfahren nicht wussten: Sirius hat einen Begleiter, der selbst im Amateur Teleskop von Sirius A völlig überstrahlt wird.

22 Sirius A Helligkeit -1,46 mag Alter: 240 Mio. a 1844 fand Friedrich Bessel Sirius: Doppelstern 1864 entdeckte Alvan Graham Clark den Partner 1927 von Fowler als Fermi-Stern erklärt (W. Zwerg) Sirius B 8,3 mag HST Aufnahme 2003

23 Doppelstern Sirius A + B

24 Bond et al arxiv: M A = 2,06; M B = 1,02 M S

25 Sirius A & Sonne im Vergleich

26 Sirius A & B im Vergleich Grafik: Camenzind Sirius A: Temperatur: K A Stern: 2 x Sonne Radius: 1,71 R Sonne Sirius B: Temperatur: K M = 1,0 M S, R = 6000 km r = 2,2 x 10 6 g/cm³