3. Charles Messier
Franse kometenjager
Maakte lijst van ‘storende’
wazige vlekjes aan de
hemel
De lijst werd gepubliceerd
in 1771
Bevat nu 102 objecten
M1 is een nevel in De Stier
Was al eerder ontdekt door
John Bevis (1731)
11. De identificatie
Waarnemingen ( Slipher, 1913; Lampland, 1921)
toonden dat de nevel expandeert
Terugrekenen: expansie begon ca. 900 jaar eerder
Lundmark: De Chinese gast-ster van 4 juli 1054?
Bevestigd door Mayall, 1942 verfijnd door Leidse
sinoloog Duyvendak (samenwerking met Oort)
Afstand werd geschat op 6500 lichtjaren
Was in maximum helderder dan alle sterren en
planeten aan de hemel , dus …
dan moet de gast-ster een supernova zijn geweest
13. Ook elders in de wereld gezien.
Slaan deze tekeningen en inscripties echt wel op de gast-ster?
14. Supernova van type II
Een supernova: imploderende ster aan het eind van
zijn leven die daarna de buitenmantel uitstoot
De oude gegevens geven een schematische indruk
van de lichtcurve
Spectra van de Krab nevel tonen de chemische
samenstelling van het uitgeworpen gas – veel
waterstof en helium
Er zijn 2 typen supernovae; uit die twee gegevens
besluiten we: het was het een supernova van Type II
16. SN type II
Dit is een ster zwaarder dan 8 maal de zon
Als bij de zon: waterstof –helium fusie in centrum
Als alle waterstof in He is overgegaan stort kern ineen;
dee zon wordt dan een witte dwergster
Bij deze zware sterren neemt kerntemperatuur toe en
zwaardere elementen kunnen nu fuseren; He wordt
C, O, N, Ne
Dat gaar zo door tot het proces waarbij nikkel via chroom
in ijzer overgaat
Steeds oefent de opgewekte straling de uitwaartse druk
uit die de ster in stand houdt
Maar fusie van ijzer is het eind; daar is energie voor nodig
18. Als geen kernfusie meer op kan treden stort de
kern ineen; Implosie gevolgd door explosie
19. Helderheidafname is te verklaren
In de hete omhulling ontstaat 56Ni; dit is radioactief
en vervalt naar 56Co en dat tot 56Fe
Het 56Ni heeft een halfwaardetijd van 6 dagen (na 6
dagen is de helft nog maar over, enz.)
Dat vervalt dus snel
Het 56Co heeft een halfwaardetijd van 70 dagen
Dit vervalproces bepaalt de vorm van de
lichtkromme: na elke 70 dagen is de helderheid van
de supernova weer tot de helft afgenomen
20. Kortom …
We zien hoe in een supernova massaal ijzer gevormd
wordt
Hoeveelheid nieuw gevormd ijzer is ongeveer 0.02
zonsmassa
Dit is een kleine tienduizend aardmassa’s
Zo wordt en werd door supernova uitbarstingen ons
heelal verrijkt aan zware elementen – niet alleen
ijzer!
22. Zaak van energiebehoud
Een belangrijke natuurwet: energie kan niet verloren
gaan; maar kan wel in andere vormen overgaan
De potentiele energie van het gas van de ster wordt
bij het ineenstorten omgezet in kinetische (val-)
energie
Als het vallen stopt wordt valenergie omgezet in
warmte-energie en in kinetische (uitstroom-) energie
Heet gas stroomt van de rest van de ster de ruimte in
Snelheden van de orde van 10 000 km/sec
23. Ook magnetische velden
Magnetische velden worden veroorzaakt door
rondlopende elektrische stromen
De zijn overal aanwezig in dit turbulente gas
Kunnen hier en daar versterkt of verzwakt worden
Als stroomkringen elkaar ontmoeten kan
‘kortsluiting’ optreden: elektrische energie wordt
dan omgezet in warmte en in straling
Dit verklaart (1) de bizarre vorm van delen van de
nevel en
(2) grote temperatuurverschillen in de nevel
28. De rest van de ster
Bij de implosie van een ster zwaarder dan
8 zonnemassa’s en lichter dan ca. 30 maal
de zon ontstaat een neutronenster
29. Een neutronenster ontstaat
Atomen bestaan uit protonen (positieve elektrische
lading), neutronen (elektrisch neutraal) en
elektronen (negatief geladen)
Bij de implosie verenigen de elektronen zich met de
protonen tot neutronen
Dit maakt enorme compressie mogelijk want
afstotende (elektrische) krachten zijn weggevallen
De neutronester heeft dus een grote dichtheid
30. Eigenschappen van neutronensterren
Massa’s tussen 1,4 en 3,2 maal zons-massa; tot
dusver van twee de massa bepaald: 2 x de zon
Middellijn ca. 25 km; die van ster is Krab is 20 km
Dichtheden van ongeveer 5 x 1017 kg/m3
Vergelijkbaar met dichtheid van een atoomkern
Dichtheid varieert in de ster: In de korst 1 x 109 en in
de kern 7 x 1017 kg/ m3
31. Enkele gemiddelde gegevens
Ontsnappingssnelheid aan oppervlak is ca. 100 000
km/sec
De atmosfeer bestaat uit ‘gewone’ atomaire deeltjes;
deze is slechts enkele micrometers dik
Daaronder een vaste korst met geen hogere heuvels
dan van ca. 5 mm hoog
Dieper daar onder een steeds dichter neutronengas
Samenstelling van de kern is onzeker. Quarks?
35. Van de onderste van de twee sterren
ontvangen we 30 flitsen per seconde
36. Bron van de straling
De neutronenster heeft een sterk magnetisch veld
Gevangen in dat veld bewegen zich elektronen met
zeer grote snelheden
Snelheden in de buurt van de lichtsnelheid
Deze zenden straling uit
Synchrotron straling
Synchrotron straling wordt uitgezonden door snel
voortvliegende elektronen spiralend in een
magnetisch veld
38. Toeval!
Als bij de aarde valt de magnetische pool niet samen
met op rotatiepool
Zo draait de uitgezonden stralingsbundel in het rond
De stralingsbundel is nauw
Als de aarde toevallig ligt in de richting van de
uitgestraalde bundel dan zien we regelmatig
weerkerende flitsen
30 flitsen per seconde uit de Krab pulsar– deze
roteert dus in 33 milliseconde eenmaal om zijn as
39. De tussenpulsen afkomstig van de andere pool? Hij straalt zelfs
ook gamma straling uit – straling van hoge energie !
40. De intense straling verhit het centrale deel van
de nevel – beeld in Röntgen straling
44. Straling van zeer hoge energie
Straling van de Krab is waargenomen over een breed
spectraal gebied
Van radiostraling (zeer lage energie van de
stralingsdeeltjes) tot hoogenergetische
Röntgenstraling
Maximum lag tot voor kort bij 25 GeV. Dit is ruim 25
miljard maal de energie van een foton uit het
zichtbare licht
Waar komt deze enorme energie vandaan?
45. Recente ontwikkeling
De Veritas telescoop in de woestijn van Arizona is in
staat straling waar te nemen met energieën van 100
tot 10 000 GeV
Daarmee is ook naar de Krab pulsar gekeken
Ook toen werden pulsen gezien
Energieën van 100 tot 400 GeV!
Zo werd het record gebroken; maar wat is dit voor
straling ? Het kan geen synchrotron straling zijn
Wat dan wel?
46. De milliseconde pulsars
Er zijn pulsars ontdekt die bijna duizend pulsen per
seconde uitzenden
Deze moeten heel jong zijn, want door verlies van
rotatie-energie zullen alle neutronensterren op den
duur langzamer roteren – als voorbeeld de Krab met
0,3% per miljoen jaren
Toch is er minstens één milliseconde pulsar
die, zoals uit andere gegevens blijkt, oud moet zijn –
hoe kan dat?
47. EIND VAN DIT
VERHAAL
Maar niet het eind van het verhaal van de
Krab, de neutronensterren en de pulsars.
We begrijpen nog lang niet alles