Geboorte, leven en dood van sterren

De Dubbele dans der Sterren
Paul Groot
Afdeling Sterrenkunde, IMAPP
Radboud Universiteit Nijmegen
[email protected]
Enkel en dubbel
Tot nu toe naar enkele sterren gekeken:
maar:
2/3 van alle sterren is een dubbel of meervoudig systeem!!!
De meeste sterren zijn dubbel!
• 50% van alle ‘sterren’ zijn dubbele of
meervoudige systemen.
Wat is een dubbelster?
• In een dubbelster draaien twee sterren om elkaar
heen: ze zijn gravitationeel gebonden.
Waarom zoveel dubbelsterren?
• Hiervoor moeten we naar de evolutie van
enkele sterren kijken
En met name de geboorte……
Stervorming revisited
Stervorming
Probleem bij stervorming
•
•
•
De hoeveelheid draaiing in de originele
wolk moet behouden blijven
Hoe lossen we dit op?
Drie manieren:
1. Planetenstelsel
2. Dubbelsterren
3. Combinatie van planetenstelsel en dubbelsterren
Bekende dubbelsterren:
• Mizar en Alcor in de
Grote Beer
Bekende dubbelsterren:
• Castor in de
Tweelingen
Wanneer worden ze extreem?
• Daarvoor moeten we eerst even naar
sterevolutie kijken
• Een ster is een evenwicht tussen zwaartekracht
en druk
• De zwaartekracht wil alles naar binnen duwen
en de gasdruk alles naar buiten.
• Zo lang het evenwicht gehandhaafd blijft, gaat
alles goed…
Eindproduct van de Zon:
• Een witte dwerg:
60% van de massa van de Zon
in een bol zo groot als de Aarde
• Een mooie Ford Focus Wagon in een
suikerklontje…
Maar als M > 8 Mzon
• Dan volgt er een
supernova
explosie aan het
einde van het
leven van een
ster.
Eindproducten van sterren:
• Als ster aan het begin van zijn leven < 8
Mzon : witte dwerg
• Als 8 Mzon < M < 20 Mzon : neutronenster
• Als > 20 Mzon: zwart gat
Neutronenster: 1.4 Mzon en 10 km straal
Zwart gat: > 3 Mzon en horizon ~10 km.
Twee belangrijke kenmerken:
• Hoe zwaarder de ster, hoe sneller de
evolutie
• Alle sterren zwellen op in hun leven
In een dubbelster leidt tot onherroepelijk tot
massa-overdracht.
Roche potentiaal
• In een dubbelster is een gelimiteerde ‘ruimte’
voor beide sterren: de Roche potentiaal.
Detached
Semi-detached
⇩
Massa-overdracht
Extreme dubbelsterren als…
• Ontvangende object een compact object is (witte
dwerg, neutronen ster, zwart gat)
Extreme binaries: sinds ’60.
• Pas bij lancering
satellieten kon de
röntgenstraling uit de
ruimte worden
gedetecteerd.
De allereerste X-ray bron
Sco X-1
Ricardo Giaconni
Nobelprijs 2002
Dubbelsterevolutie
In High-mass X-ray b.: pulsars
Low-Mass X-ray binaries: bursts
ANS
X-ray Bursts
• Thermonucleaire
reacties op het
oppervlakte van een
neutronenster.
• Ontvangen waterstof
wordt omgezet naar
zwaardere
elementen.
X-ray Burst Simulatie
Milliseconde X-ray pulsars
Pas in 1998 de eerste milli-seconde Röntgen pulsar gevonden:
SAX 1808-36.5: rotatiefrequentie is 400 Hz.
Echt extreme dubbelsterren
•
Als beide objecten een compact object
zijn!
1. Dubbele neutronensterren
2. Dubbele witte dwergen
3. Neutronenster-witte dwerg sterren
Dubbele neutronensterren
• Vaak ontdekt als 1 van de twee een
radiopulsar is.
• Bekendste voorbeeld: de Hulse-Taylor
pulsar.
Gravitatiestraling
• Door de versnelling van massa wordt de
ruimte-tijd vervormd.
• Einsteins Algemene Relativiteitstheorie:
gravitatiestraling.
• Gevolg: de baanperiode van een dubbele
neutronenster moet korter worden.
Verkorten van de baanperiode
PSR 1913+16
Hulse Taylor Pulsar,
PSR 0737-0939
PSR 0737-0939: final fate
Sterke zwaartekrachtstraling
Zwaartekracht veroorzaakt buiging van licht
in het heelal.
=> Electromag. straling =>
=> Gravitatie straling =>
Laser Interferometry Space Antenna
LISA Bronnen:
• De beste bronnen voor LISA: dubbele
witte dwergen
Als ze massa-overdragen: AM CVn
systemen
AM CVn systemen
AM CVn systemen
• Een baanperiode zo kort als 5.5 minuten
• Een grootte vergelijkbaar met het Aarde –
Maan systeem
• Een ‘primary’ massa van 0.6 Mzon
De meest extreme dubbelsterren!
AM CVn systemen
h = relatieve verplaatsing van testmassa’s