-
Kako so v vesolju nastali razlini kemijski elementi?Andreja
GombocFakulteta za matematiko in fizikoUniverza v Ljubljani
-
Veliki pok prvinska nukleosintezaivljenje zvezdnastanek
elementov do elezanastanek elementov tejih od eleza
-
Sestava vesoljaTemna energija 74%Temna snov 22%Barionska snov
4%:
73 % H25 % He2 % tejih elementov
- Hezvezde v Galaksiji: LGalaksije = 2x1010 Ls, MGalaksije = 1011
MS10 Glet, Ls=3.8x1026 J/s 2.4x1054 Jpri fuziji HHe: m=0.7% mves H:
1.3x1056 J2.4x1054 J/ 1.3x1056 J = 2%
-
vesolje se iri
/ d
Hubblov zakon (1929):v = H d
Prva opazovalna podpora teorije Velikega pokaEdwin Powell Hubble
(1889 -1953)
-
Veliki pok1927Georges Lematre (1894 1966)
-
Einsteinova splona relativnostHomogeno in izotropno
vesolje(kozmoloki princip)Friedmannove enabe- opis vesolja od
Velikega poka naprej Fred Hoyle 1949
Alexander Friedman(1888 1925)Sir Fred Hoyle (1915 - 2001)
-
1964 Arno Penzias and Robert Wilson - odkritje prasevanja CMG
mikrovalovno sevanje ozadja s T=2.726K
Porazdelitev in razvoj galaksij
-
Prvinska nukleosintezaAlpher-Bethe-Gamownapove koliino 4He, 3He,
2H in 7Li glede na 1Hodvisnost od =nB/n prasevanja masni %75% H25%
4He, (~)~ 104 2H, (OK)~ 104 3He ~ 1010 7Li, 7Be (2x)
-
1.nastanek do inflacije Planckova era:0-10-43 s, T~ 1034 K -
odcepitev gravitacijeGUT10-38 s odcepitev mone interakcije
sprostitev ogromne energije Inflacija: se povea za faktor 1035
-
2. elektroibka doba:10-38 do 10-10 sFazni prehod, juha osnovnih
delcev: fotoni, gluoni, kvarkiRazklopitev ibke in EM
interakcije
-
3. Doba delcev: 10-10 do 1 skvarki in antikvarki se
anihilirajokritev simetrije preseek kvarkov snov
Hadronska doba: med 10-6 do 10-5 s, T~ 1015 K:kvarki
hadroninestabilni razpadejo, ostanejo p in nLeptonska doba: Veina
leptoni in antileptoni anihilacija preseek leptonov
-
4. od 1 do 100 sn p + e- +e n + e+ p +e nn/np =e-(m_n-m_p)/kTn +
e p + e-
pri T~ 10 GK se ustavlja: nn/np =0.223
nevtroni: razpad z =617 s
-
5. 3 - 20 min ko T pade na ~ 1 GK nastaja devterij: p+n
21H+Ostane:np:nn=7:1 nHe:nH=1:12 oz. mHe:m=0.25
n + p 21H + .
21H + n 3H + in 21H + p 3He + .
Konno, 4He nastane:21H + 21H 4He + , 3He + n 4He + in 3H + p 4He
+ .
Nastajajo atomska jedra:veina n gre v He, malo v litij, berilij,
devterij
-
ni elementov > Beker ni stabilnih jeder z A=5 ali 8(glej
trojni alfa proces) vesolje se iri
-
10.000 let: konec radiation era, zane matter era300.000 let:
T~3000 K nastajajo atomi, razklopitev snovi in sevanja vesolje
postane prozorno CMB>400 Mlet:nastajanje zvezd, galaksij,
planetov...
-
ivljenje zvezdNastanek iz medzvezdnega plina z m> MJeans
Numerina simulacija (http://www.ukaff.ac.uk/starcluster/)
-
SonceLS=3.8 x 1026 J/sv t~ 5 Glet oddalo 6x1043 J 3x1013
J/kg
4 H 4He in E=26.7 MeV m=4.6x10-29 kg =0.007 m= 1038 reakcij/soz.
6.3x1014 J/kg
-
+ 0.42 MeV x2x286% v Soncue + e+ 2 + 1.02MeV + 5.49 MeV + 12.86
MeV veriga, T~ 10 -14 MK.Skupno: 26.7 MeV. pp I veriga
-
pp II
pp III
pp IV ali Heppep
in (31% of the time):
+ 0.861 MeV / 0.383 MeVT~14 to 23 MK.pp II 14% in pp III z
0.11%T> 23 MK.Nevtrini z do 14.06 MeV32He + 11H 42He + e+ + e +
18.8MeV11H + e + 11H 21H + e+ 1.44 MeV
-
Odvisnost od temperaturepp veriga: zane pri T~4 MK T4 (=E/m)CNO
cikel: zane pri T~13 MK T20 - v masivnih zvezdah (M>1.3MS)!
-
CNO cikelGlavne reakcije so:
126C137N136C147N158O157N 126C126C + 11H 137N + + 1.95MeV137N
136C + e+ + e + 2.22MeV136C + 11H 47N + + 7.54MeV47N + 11H 158O + +
7.35MeV158O 157N + e+ + e + 2.75MeV157N + 11H 126C + 42He +
4.96MeVCNO II cikel: 157N 168O 179F 178O 147N 158O 157NOF cikel:
178O 189F 188O 199F 168O 179F 178O Skupni rezultat: 4 11H 42He + 2
e+ + 2 e + + 26.8 MeV
-
viji cikli gorenja - 3 alfa procesvig (bli) helija pri T~100
MKBe razpada!
42He + 42He 84Be (92 keV)84Be + 42He 126C + e+ + e (+7.367
MeV)126C+ 42He 168O + 168O + 42He 2010Ne + 2010Ne + 42He 2412Mg +
Alfa procesi:
-
Sonce
-
Planetarna meglicaC,O
-
Gorenje CM>5MST~6100 MK, ~ 2108 kg/m3126C + 126C 2010Ne +
42He + 4.617MeV126C + 126C 2311Na + 11H + 2.241MeV126C + 126C
2312Mg + n - 2.599MeV126C + 126C 2412Mg + + 13.933MeV126C + 126C
168O + 2 42He -0.113 MeVali
-
Gorenje NeM>8MST~1.2 GK, ~ 4109 kg/m3fotodisentigracija2010Ne
+ 168O + 42He2010Ne + 42He 2412Mg + 2010Ne + n 2110Ne + 2110Ne +
42He 2412Mg + nali
-
Gorenje OMasivne zvezde, ki porabijo ostalo gorivoT~1.5 GK, ~
1010 kg/m30.5-1 leto
168O + 168O 2814Si + 42He + 9.594MeV 3115P + 11H + 7.678MeV
3116S + n + 1.500MeV 3014Si + 2 11H + 0.381MeV 3015P + 21H -
2.409MeV 3216S + 2412Mg + 2 42He
-
Gorenje SiM>8-11 MST~2.7- 3.5 GK~1 dan -2 tednaAlfa
procesi2814Si + 42He 3216S3216S + 42He 3618Ar 3618Ar + 42He 4020Ca
4020Ca + 42He 4422Ti 4422Ti + 42He 4824Cr4824Cr + 42He 5226Fe5226Fe
+ 42He 5628Ni56Ni : razpad z =6.02 dni 56Co z =77.3 dni 56Fe
-
25 Ms
Burning
StageTemperatureDensityTime-scale(keV)(kg/m3)Hydrogen55x1067x106
yrHelium207x1085x105 yrCarbon802x1011600 yrNeon1504x10121
yrOxygen20010136 monthsSilicon3503x10131
dayCollapse6003x1015secondsBounce30001017millisecondsExplosive100-600varies0.1-10
seconds
-
Konec gorenja
-
Goriva zmanjka, zvezda se kri (nevtronsko zvezdo ali rno luknjo)
gravitacijska energijaEksplozija supernove: core collapse Sn ali
Tip II, Tip Ib, Ic, izbruhi arkov gama)
-
SN 1604Keplerjeva SN
-
meglica RakovicaSN 1054
-
SN Tip Ia
-
Produkcija elementov pri SNT vije do A=254v SN: r-proces zajetje
nevtrona:fluks nevtronov~ 1022 nevtronov/cm2 s!neutron-rich
izotopi- zajetje protona- fotodizentigracijaneutron poor
izotopi
-
s procespoznamo tudi s-proces v manj masivnih zvezdah (razvijajo
poasi) orjakinje AGB:zajetje nevtrona - do A=209
-
OsonjeDelitev planetov:notranji (Merkur, Venera, Zemlja,
Mars)zunanji (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun, Pluton)
skalnati (Merkur, Venera, Zemlja, Mars) plinasti (Jupiter,
Saturn, Uran, Neptun)
Radioaktivni razpadi grejejo notranjost Zemlje
-
Ljudje~ 50% C~ 20% O~ 8.5% N~ 10% tejih elementov~ 11,5% H
-
Viri:http://en.wikipedia.org/wiki/Big_banghttp://map.gsfc.nasa.gov/m_ig/060915/CMB_Timeline75.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/Milky_wayhttp://en.wikipedia.org/wiki/Edwin_Hubblehttp://en.wikipedia.org/wiki/Alexander_Friedmannhttp://en.wikipedia.org/wiki/Fred_Hoylehttp://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2004/07/image/a/warn/http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/10/0.htmlhttp://astrophysics.suite101.com/article.cfm/origin_of_the_chemical_elementshttp://photon.phys.clemson.edu/wwwpages/StarLife.html
http://www.ukaff.ac.uk/starcluster/
http://en.wikipedia.org/wiki/Nucleosynthesishttp://en.wikipedia.org/wiki/Primordial_nucleosynthesishttp://en.wikipedia.org/wiki/Supernova_nucleosynthesishttp://en.wikipedia.org/wiki/Proton-proton_chainhttp://en.wikipedia.org/wiki/CNO_cycle
http://en.wikipedia.org/wiki/Triple-alpha_process
http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_burning_process
http://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen_burning_process
http://en.wikipedia.org/wiki/Neon_burning_process
http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_burning_process
http://chandra.harvard.edu/photo/2007/sn2006gy/sn2006gy_newline.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Evolved_star_fusion_shells.png
http://physics.uoregon.edu/~jimbrau/BrauImNew/Chap20/FG20_08.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Keplers_supernova.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Crab_Nebula.jpg
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1995/23/image/a
http://www.nasaimages.org/index.html
