Ö
Översiktskurs i astronomi versiktskurs i astronomi Lektion 8: Mer om stj Lektion 8: Mer om stjä ärnor rnor
Nä N ästa supernova i v sta supernova i vå år n r nä ärhet? rhet?
Kanske Kanske Eta Eta Carinae Carinae, fick ett , fick ett utbrott i mitten av 1800 utbrott i mitten av 1800- - talet. Sannolikt mycket talet. Sannolikt mycket massive (100
massive (100 solmassor solmassor) ) Avst
Avstå ånd: 2500 pc nd: 2500 pc
Eller Eller Betelgeuse Betelgeuse i Orions i Orions stj stjä ärnbild. Avst rnbild. Avstå ånd: 200 pc. nd: 200 pc.
Helium
Helium- -flash flash
Halva mäHalva mängden ngden helium i k helium i käärnan rnan omvandlas till kol p omvandlas till kol påå ca 10 s
ca 10 s
Energi motsvarande Energi motsvarande ca 1 miljard stj ca 1 miljard stjäärnor rnor av solens typ av solens typ produceras i produceras i kärnan
VarföVarför har dr har dååingen ingen sett en
sett en HeliumHelium-- flash
flash??
FöFörmodligen frmodligen föör att r att energin g
energin gåår r ååt till att t till att ä
ändra stjndra stjäärnans inre rnans inre struktur och inte struktur och inte str
stråålas ut frlas ut fråån n stjästjärnans ytarnans yta
Uppl Upplä ägg gg
Spektralklassifikation av stjä Spektralklassifikation av stj ärnor rnor
OBAFGKM OBAFGKM
Luminositetsklassfikation Luminositetsklassfikation av stjä av stj ärnor rnor
Dv Dvä ärgar, j rgar, jä ättar, superj ttar, superjä ättar ttar
Avstå Avst åndsbest ndsbestä ämning mning
Dubbelstjä Dubbelstj ärnor rnor
Harvardklassifikationen Harvardklassifikationen
Stj
Stjä ärntyper rntyper: : O, B, A, F, G, K, M O, B, A, F, G, K, M
(R, N, S, L, T)
(R, N, S, L, T)
Minnesramsor Minnesramsor
Stj Stjä ärntyper rntyper: : O, B, A, F, G, K, M O, B, A, F, G, K, M Nå N ågra minnesramsor: gra minnesramsor:
Oh Be A Fine Girl Kiss Me Right Now Oh Be A Fine Girl Kiss Me Right Now
Only Boys Accepting Feminism Get Kissed Only Boys Accepting Feminism Get Kissed Meaningfully
Meaningfully
Our Brother Andrew Found Green Killer Our Brother Andrew Found Green Killer Martians
Martians
Även ‘Guy’…
Harvardklassifikationen Harvardklassifikationen
Det Det ä är stj r stjä ärnans rnans yttemperatur yttemperatur ( (T T
effeff) som avgö ) som avg ör r vilka linjer och band man ser i ett spektrum vilka linjer och band man ser i ett spektrum
Betelgeuse Betelgeuse Starka band av
Starka band av TiOTiO rröödd
2 500 2 500--3 5003 500 MM
Arcturus Arcturus Neutrala metaller
Neutrala metaller orange
orange 3 5000
3 5000--50005000 KK
solen solen Jon. Ca, metaller
Jon. Ca, metaller gulgul
5 000 5 000--6 0006 000 GG
Canopus Canopus Svagare H, jon. Ca, Fe Svagare H, jon. Ca, Fe gulvit
gulvit 6 000
6 000--7 5007 500 F
F
Sirius Sirius Starka H
Starka H--linjerlinjer vit
vit 7 500
7 500--10 00010 000 A
A
Rigel Rigel Neutralt
Neutralt HeHeoch Hoch H bl
blååvitvit 10 000
10 000--30 00030 000 B
B
δ δOriOri Jon. och neutralt
Jon. och neutralt HeHe bl
blååviolettviolett 30 000
30 000--50 00050 000 O
O
Exempel Exempel Framtr
Framträädande dande spektrallinjer/band spektrallinjer/band FFäärgrg
TTeffeff Klass Klass
Stj
Stjä ärnspektra rnspektra - - repetition repetition
Våglängd
Intensitet
Våglängd
Intensitet
Absorptionslinjer Absorptionslinjer
Spektrallinjernas beroende av Spektrallinjernas beroende av
temperaturen
temperaturen Stjä Stj ärnspektra rnspektra
O
B
A
F
G
K
M
Repetition: Wiens lag Repetition: Wiens lag
Ur Ur Plancks Plancks strå str ålningslag lningslag Kan man h
Kan man hä ärleda n rleda nå ågra gra anv anvä ändbara relationer: ndbara relationer:
Wiens lag Wiens lag: :
λ
λ
ges i ges i Å Ångstr ngströ öm ( m (Å Å) och ) och T i Kelvin (K).
T i Kelvin (K).
D.v.s, ju hetare desto D.v.s, ju hetare desto bl
blå åare, ju svalare desto are, ju svalare desto r rö ödare. dare.
λ
maxT = 2.898 ⋅ 10
7HR ( HR (Hertzsprung Hertzsprung- -Russell) Russell)- -diagrammet diagrammet
Fr
Frå ån sm n små å neutronstjä neutronstj ärnor till superj rnor till superjä ättar ttar
Morgan
Morgan- -Keenans luminositetsklassifikation Keenans luminositetsklassifikation
solen solen huvudserie
huvudserie V
V
Procyon Procyon A A subj
subjä ätte tte IV IV
Capella Capella j
jä ätte tte III III
αα
Sagittae Sagittae ljusstark j
ljusstark jä ätte tte II II
Canopus Canopus ljussvag superj
ljussvag superjä ätte tte Ib Ib
Rigel Rigel superj
superjä ätte tte Ia Ia
Exempel Exempel StjStjäärntyprntyp
Luminositetsklass Luminositetsklass
Hur skiljer man de olika Hur skiljer man de olika luminositetsklasserna luminositetsklasserna å åt? t?
Huvudseriestj Huvudseriestjä ärnor har rnor har bredare spektrallinjer bredare spektrallinjer ä än n superj
superjä ättar. ttar.
En huvudseriestj En huvudseriestjä ärna har rna har t
tä ätare atmosf tare atmosfä är vilket leder r vilket leder till fler kollisioner mellan till fler kollisioner mellan partiklarna.
partiklarna.
Betelgeuse
Betelgeuse och Rigel i Orions stjä och Rigel i Orions stj ärnbild rnbild
Orionnebulosan Rigel
Betelgeuse
Repetition: Ljusstyrkan avtar med Repetition: Ljusstyrkan avtar med
kvadraten p
kvadraten på å avstå avst åndet ndet
Repetion
Repetion: Flux och Luminositet : Flux och Luminositet
F = L 4 π R 2
Avstånd till ljuskällan
Stj
Stjä ärnbilden rnbilden Cassiopeja Cassiopeja som vi ser den (A), som vi ser den (A), och som den skulle te sig om alla stj
och som den skulle te sig om alla stjä ärnorna rnorna flyttades till avst
flyttades till avstå åndet 10 pc fr ndet 10 pc frå ån oss (B) n oss (B)
Den logaritmiska magnitudskalan Den logaritmiska magnitudskalan Ju st
Ju stö örre negativt tal rre negativt tal desto ljusare
desto ljusare ä är objektet. r objektet.
En magnitudskillnad En magnitudskillnad p
på å en enhet (1 en enhet (1
mm) ) motsvarar en skillnad motsvarar en skillnad på p å 2,5 ggr i ljusstyrka. 2,5 ggr i ljusstyrka.
5
5
mmmotsvarar d motsvarar då å 100 ggr 100 ggr skillnad.
skillnad.
Apparent
Apparent och och absolut absolut magnitud magnitud
Apparent
Apparent (synbar) magnitud: (synbar) magnitud:
Ett m
Ett må ått p tt på å flux. Beskriver hur ljusstarkt ett visst flux. Beskriver hur ljusstarkt ett visst objekt
objekt ser ut
ser utatt vara (beror allts att vara (beror alltså å på p å avst avstå åndet) ndet) Absolut magnitud:
Absolut magnitud:
Ett m
Ett må ått p tt på å luminositet. Beskriver hur ljusstarkt ett luminositet. Beskriver hur ljusstarkt ett objekt skulle se ut att vara om vi placerade det p objekt skulle se ut att vara om vi placerade det på å ett avst
ett avstå ånd av 10 pc nd av 10 pc
Avst Avstå åndsformeln ndsformeln
m = m = Apparenta Apparenta (skenbara) magnituden. (skenbara) magnituden.
M = Absoluta magnituden, d.v.s. den
M = Absoluta magnituden, d.v.s. den apparenta apparenta magnitud ett objekt har p
magnitud ett objekt har på å avstå avst åndet 10 pc. ndet 10 pc.
r = Avst
r = Avstå åndet i pc. ndet i pc.
A= A= Extinktionen Extinktionen (utsl (utslä äckningen av ljus) i magnituder. ckningen av ljus) i magnituder.
r = 10 1 + (
m − M − A 5 )
Avstå Avst åndsformeln II ndsformeln II
Avst Avstå åndsformeln kan ndsformeln kan ä även uttryckas som: ven uttryckas som:
d
dä är (m r (m- -M) kallas avst M) kallas avstå åndsmodulen. ndsmodulen.
Magnituden
Magnituden ä är ett logaritmiskt m r ett logaritmiskt må ått p tt på å ljusstyrkan ljusstyrkan hos ett objekt.
hos ett objekt.
m kan m
m kan mä ätas direkt vid teleskopet, M m tas direkt vid teleskopet, M må åste ste uppskattas.
uppskattas.
m − M = 5logr − 5 + A
Exempel:
Exempel:
Betelgeuse
Betelgeuse som supernova som supernova
Antag: Antag:
En supernova typ II har M ≈En supernova typ II har M ≈--18 i synligt ljus18 i synligt ljus
AvståAvståndet till ndet till BetelgeuseBetelgeuseär ca 200 pcär ca 200 pc
Antag A=0 (ingen stoftextinktionAntag A=0 (ingen stoftextinktion))
Lö L ös ut m ur formeln: s ut m ur formeln:
m = 5 logm = 5 log1010(r) -(r) -5 + M5 + M
AlltsåAlltså: 5 log: 5 log1010(200) -(200) -5 + (-5 + (-18) 18) ≈≈-11.5-11.5
Sirius har m = -Sirius har m = -1.41.4
FullmåFullmånen har m = nen har m = --12.612.6
Således: Ljusstarkare än Sirius, men aningen ljussvagare än månen
Astronomiska avst
Astronomiska avstå åndsskalan I ndsskalan I
Flera metoder finns f
Flera metoder finns föör att erhr att erhåålla M flla M föör olika sortersr olika sorters Objekt, exempelvis:
Objekt, exempelvis:
a)
a) HuvudseriestjHuvudseriestjäärnor,rnor, b)
b) Variabla Variabla cepheidstjcepheidstjäärnorrnor, , c)
c) Supernovor,Supernovor, d)
d) SkivgalaxerSkivgalaxer
FFöör samtliga metoder gr samtliga metoder gääller att ller att rr, f, föör de olikar de olika objekten som anv
objekten som anväänds i kalibreringen, har erhnds i kalibreringen, har erhåållitsllits genom n
genom nåågon annan oberoende metod. Dgon annan oberoende metod. Däärefterrefter har M ber
har M berääknats.knats.
Astronomiska avst
Astronomiska avstå åndsskalan II ndsskalan II
“
“Standard Candles Standard Candles” ”
F Fö ör att r att noggrannt noggrannt best bestä ämma avst mma avstå ånd med nd med avst avstå åndsformeln beh ndsformeln behö över man ljusk ver man ljuskä ällor llor som alltid uppvisar ungef
som alltid uppvisar ungefä är samma r samma absolutmagnitud (
absolutmagnitud (“ “Standard Standard candle candle” ”) )
Supernovor (typ Ia): F Supernovor (typ Ia): Fö örmodligen de b rmodligen de bä ästa sta ljusk
ljuskä ällorna f llorna fö ör detta syfte vid stora r detta syfte vid stora
Supernova
Supernova typ typ Ia Ia Spektroskopisk parallax: En metod fö Spektroskopisk parallax: En metod f ör r avst
avstå åndsbest ndsbestä ämning av stj mning av stjä ärnor rnor (exempelvis
(exempelvis huvuderiestj huvuderiestjä ärnor rnor) )
Dubbelstj Dubbelstjä ärnor rnor
Interaktiv simulering av dubbelstjärnesystem:
http://csep10.phys.utk.edu/guidry/java/binary/binary.html
Dubbelstj
Dubbelstjä ärnor II rnor II
Dubbelstjärnesystemet Albireo, 380 ljusår bort, omloppstid >100 000 år →
långt isär eller bara en apparent dubbelstjärna
Dubbelstj
Dubbelstjä ärnor III rnor III
Ca 1/3 av stj
Ca 1/3 av stjäärnorna i Vintergatans uppskattas vararnorna i Vintergatans uppskattas vara dubbelstj
dubbelstjäärnesystem.rnesystem.
NåNågra olika typer:gra olika typer:
Optiska/apparentaOptiska/apparentadubbelstjädubbelstjärnor:rnor:
Stj
Stjäärnor prnor pååhelt olika avsthelt olika avståånd som nd som ser utser utatt ligga natt ligga näära ra varandra, men inte
varandra, men inte äär r gravitationelltgravitationelltbundna till varandrabundna till varandra
Visuella dubbelstjäVisuella dubbelstjärnor:rnor:
Stj
Stjäärnor som kan upplrnor som kan upplöösas i tvsas i tvååkomponenter och komponenter och faktiskt
faktiskt äär bundna till varandrar bundna till varandra
TäTäta dubbelstjta dubbelstjäärnor:rnor:
Dubbelstj
Dubbelstjäärnor som ligger srnor som ligger såånnäära varandra att material ra varandra att material fr
fråån en ln en lääcker cker ööver till den andraver till den andra
Dubbelstj
Dubbelstjä ärnor IV rnor IV
F Fö örm rmö örkelsevariabel: rkelsevariabel:
Dubbelstj
Dubbelstjä ärnesystem d rnesystem dä är de tv r de två å komponenterna v
komponenterna vä äxelvis hamnar framf xelvis hamnar framfö ör r varandra och ger periodiska f
varandra och ger periodiska fö örm rmö örkelser i rkelser i en ljuskurva
en ljuskurva
Täta dubbelstjärnor som förmörkar varandra
Dubbelstj
Dubbelstjä ärnor V rnor V
Spektroskopisk dubbelstjä Spektroskopisk dubbelstj ärna rna System vars dubbelstj
System vars dubbelstjä ärnenatur uppt rnenatur upptä äcks cks genom dubbla upps
genom dubbla uppsä ättningar spektrallinjer ttningar spektrallinjer som r
som rö ör sig periodiskt. De flesta k r sig periodiskt. De flesta kä ända nda dubbelstj
dubbelstjä ärnesystem rnesystem ä är av detta slag. r av detta slag.
Hur best
Hur bestä äms stj ms stjä ärnornas massor? rnornas massor?
Direkt massbest Direkt massbestäämning:mning:
Utnyttjar hur dubbelstj
Utnyttjar hur dubbelstjäärnor prnor pååverkar varandra genomverkar varandra genom gravitationen. Uppm
gravitationen. Uppmäätning av banans utstrtning av banans utsträäckning och periodckning och period ger ett m
ger ett måått ptt pååden kombinerade massan hos systemet. I vissaden kombinerade massan hos systemet. I vissa fall, om de tv
fall, om de tvååstjstjäärnorna tidvis frnorna tidvis föörmrmöörkar varandra (en hamnar rkar varandra (en hamnar framf
framföör den andra) kan man r den andra) kan man ääven lista ut de enskildaven lista ut de enskilda massorna.
massorna.
Hur best
Hur bestä äms stj ms stjä ärnornas massor? rnornas massor?
Indirekt massbest Indirekt massbestä ämning: mning:
1) Jä 1) J ämf mfö örelse med relse med
stjä stj ärnmodeller (L + spektrum rnmodeller (L + spektrum ger M).
ger M).
2)
2) Mass Mass- -luminositetsrelationen luminositetsrelationen kan anv
kan anvä ändas f ndas fö ör r huvudseriestj
huvudseriestjä ärnor (L rnor (L
∝∝M M
3.53.5). ).
Variabla stj Variabla stjä ärnor rnor Vissa stj
Vissa stjä ärnor kan hastigt rnor kan hastigt ä ändra ljusstyrka f ndra ljusstyrka fö ör att r att deras radie
deras radie ä ändras, eller f ndras, eller fö ör att de byter fr r att de byter frå ån en typ av n en typ av energiproduktion till en annan.
energiproduktion till en annan.
Variabla stj
Variabla stjä ärnor II rnor II
N Nå ågra vanliga typer: gra vanliga typer:
1) L 1) Lå ångperiodiska variabler: ngperiodiska variabler:
Svala r
Svala rö öda ( da ( ≈ ≈ 3500K) j 3500K) jä ättar som inte ttar som inte ä ändrar ndrar yttemperatur
yttemperatur n nä ämnv mnvä ärt men d rt men dä äremot luminositet (10 remot luminositet (10 till 10000 L
till 10000 L
). Mest k ). Mest kä änd: Mira. Period 80 nd: Mira. Period 80- -1000 1000 dygn.
dygn.
2) RR
2) RR Lyraevariabler Lyraevariabler: :
Variabla stj
Variabla stjä ärnor III rnor III
3) Cepheidvariabler (uttalas 3) Cepheidvariabler (uttalas sefid sefid): ):
Relativt massiva stj
Relativt massiva stjä ärnor som rnor som ä ändrar ljusstyrka med ndrar ljusstyrka med regelbunden periodicitet. Ju l
regelbunden periodicitet. Ju lä ängre periodicitet desto ngre periodicitet desto ljusare blir de. Den f
ljusare blir de. Den fö örst uppt rst upptä äcktes 1784. cktes 1784.
Variabla stj
Variabla stjä ärnor IV rnor IV Varf Varfö ör r ä ändrar ndrar cepheidvariabler cepheidvariabler ljusstyrka? ljusstyrka?
Har att g
Har att gööra med jonisation och rekombination av Helium, som ra med jonisation och rekombination av Helium, som fungerar som en ventil. Teorin framf
fungerar som en ventil. Teorin framföördes av rdes av EddingtonEddington(1941) (1941) och modifierades av Cox p
och modifierades av Cox påå60-60-talet.talet.
Scenario:
Scenario:
1) Stj
1) Stjäärnan litenrnan liten I en t
I en täät stjt stjäärnatmosfrnatmosfäär r äär densiteten hr densiteten höög g →→ogenomskinlig föogenomskinlig för r ljus
ljus →→energin genergin gåår r ååt till att jonisera helium t till att jonisera helium →→fler partiklar i fler partiklar i atmosf
atmosfäären, d.v.s. tren, d.v.s. täätare atmosftare atmosfäär r →→äännu mindre energi slipper nnu mindre energi slipper ut ut →→atmosfatmosfäären trycks utren trycks utååt t →→
2) Stj
2) Stjäärnan stor rnan stor Utvidgad atmosf
Utvidgad atmosfäär betyderr betyderlläägre partikeltgre partikeltääthet thet →→energin lenergin lääcker cker utut→→helium rekombinerar helium rekombinerar →→ ännu tunnare atmosfännu tunnare atmosfäär och r och äännu nnu mer str
mer stråålning llning lääcker ut cker ut →→atmosfäatmosfären faller tillbaka ren faller tillbaka →→Åter till 1
