Αστροφυσική. Ενότητα # 3: Από τη Μεσοαστρική Σκόνη στην Κύρια Ακολουθία. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Σχετικά έγγραφα
Αστροφυσική. Ενότητα # 2: Αστρική Δομή - Εφαρμογές Ρευστοδυναμικής. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Αστροφυσική. Ενότητα # 4: Αστρικοί άνεμοι, σφαιρική προσαύξηση και δίσκοι προσαύξησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Αστροφυσική. Ενότητα # 5: Μαγνητικά Πεδία στην Αστροφυσική. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

k 3/5 P 3/5 ρ = cp 3/5 (1) dp dr = ρg (2) P 3/5 = cgdz (3) cgz + P0 cg(z h)

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Αστροφυσική. Ενότητα # 6: Λευκοί Νάνοι. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 9: Κίνηση Σε Πολικές Συντεταγμένες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Αστροφυσική. Ενότητα # 8: Pulsars. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Αστρονομία. Ενότητα # 14: Γαλαξίες. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

L = T V = 1 2 (ṙ2 + r 2 φ2 + ż 2 ) U (3)

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Αστροφυσική. Ενότητα # 1 (Εισαγωγική): Εισαγωγή στη Ρευστομηχανική. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Αστρονομία. Ενότητα # 3: Συστήματα Χρόνου. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής

Εισαγωγή στην Αστρονομία

Κεφάλαιο 8. Βαρυτικη Δυναμικη Ενεργεια { Εκφραση του Βαρυτικού Δυναμικού, Ταχύτητα Διαφυγής, Τροχιές και Ενέργεια Δορυφόρου}

βαρυτικά συστήματα αστέρων, γαλαξιακών αερίων, αστρικής σκοτεινής ύλης. Η ετυμολογία της λέξης αναφέρεται στον δικό μας

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 19: Υπολογισμός Εμβαδού και Όγκου Από Περιστροφή (2 ο Μέρος) Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

Εισαγωγή στην αστρονοµία Αστρικά πτώµατα (Λευκοί Νάνοι, αστέρες νε. µαύρες τρύπες) Η ϕυσική σε ακρέες καταστάσεις

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 3 Ασκήσεις. Μιχάλης Μαριάς Τμήμα Α.Π.Θ.

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Λογισμός 3. Ενότητα 18: Θεώρημα Πεπλεγμένων (Ειδική περίπτωση) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Αστρονομία. Ενότητα # 10: Τελικές Καταστάσεις (Λευκοί Νάνοι Αστέρες Νετρονίων) Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 13: Ακτίνα Σύγκλισης, Αριθμητική Ολοκλήρωση, Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Φυσική. Ενότητα # 6: Βαρυτικό Πεδίο

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ Φεβρουάριος 2015 (λυσεις)

v tot = 29.86km/s v 1 = 1/15v 2 v i = 2π A i P M 1 M 2 A = αr r = 40pc (2)

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Β: Ευστάθεια Συστήματος (Γ Μέρος)

Φυσική (Ε) Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Ενότητα 4: Προσδιορισμός της σταθεράς ενός ελατηρίου. Αικατερίνη Σκουρολιάκου. Τμήμα Ενεργειακής Τεχνολογίας

( ) ( ) ( )! r a. Στροφορμή στερεού. ω i. ω j. ω l. ε ijk. ω! e i. ω j ek = I il. ! ω. l = m a. = m a. r i a r j. ra 2 δ ij. I ij. ! l. l i.

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

2. Στο ηλιακό στέµµα η ϑερµότητα διαδίδεται µε αγωγιµότητα και η ϱοή ϑερµικής ενέργειας (heat flux)είναι

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

Αστρονομία. Ενότητα # 4: Χαρακτηριστικά Μεγέθη Αστέρων. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Θεωρητική Εξέταση. 23 ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής η φάση: «ΠΤΟΛΕΜΑΙΟΣ»

ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ ΚΑΙ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ 7 ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣIΚΗΣ ΑΠΘ

Φυσική Διαστήματος. Ενότητα 1: Ηλιακός Άνεμος. Ξενοφών Δ. Μουσάς Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Μαθηματική Ανάλυση Ι

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 2: Τριγωνομετρικές, Εκθετικές και Σύνθετες Συναρτήσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6.ΜΕΤΡΗΤΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Τηλεπισκόπηση - Φωτοερμηνεία

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙ

αστερισμοί Φαινομενικά αμετάβλητοι σχηματισμοί αστέρων που παρατηρούμε στον ουρανό

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Αστροφυσική. Ενότητα # 7: Αστέρες Νετρονίων. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής

Αστρονομία. Ενότητα # 6: Φασματική Ταξινόμηση Αστέρων. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Λογισμός 4 Ενότητα 19

dλ (7) l A = l B = l = λk B T

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 8: Εφαρμογές Σειρών Taylor. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 1: Ανασκόπηση Σύγχρονης Φυσικής. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

2-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2-2 ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 7: Σειρές Taylor, Maclaurin. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 8: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΤΑΘΕΡΟ ΑΞΟΝΑ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

ΑΣΤΡΙΚΑ ΣΜΗΝΗ Τα ρολόγια του σύμπαντος. Δρ Μάνος Δανέζης Επίκουρος Καθηγητής Αστροφυσικής Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Μοριακή Δομή ΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Παρατηρησιακή Αστρονομία

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Αστρική Εξέλιξη. Η ζωή και ο θάνατος των αστέρων. Κοσμάς Γαζέας. Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Εισαγωγή στην Αστροφυσική

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Σκέδαση Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Περιβαλλοντική Γεωτεχνική Θεματική Ενότητα 7 Μεταφορά ρύπων στο υπόγειο νερό

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

ΘΕΜΑ Α : α V/m β V/m γ V/m δ V/m

Κεφάλαιο 9 ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ρευστα σε Ηρεμια {Υδροστατική Πίεση, Μέτρηση της Πίεσης, Αρχή του Pascal} Ανωση {Άνωση, Αρχή του Αρχιμήδη}

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

3 + O. 1 + r r 0. 0r 3 cos 2 θ 1. r r0 M 0 R 4

Παράκτια Ωκεανογραφία

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Δυναμική Μηχανών Ι. Διδάσκων: Αντωνιάδης Ιωάννης. Απόκριση Συστημάτων 1 ου Βαθμού Ελευθερίας, που περιγράφονται από Σ.Δ.Ε.

7 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Αστρονομία. Ενότητα # 12: Διπλοί Αστέρες. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής

Περιβαλλοντική Γεωτεχνική Θεματική Ενότητα 7 Μεταφορά ρύπων στο υπόγειο νερό

Το ελαστικο κωνικο εκκρεμε ς

Transcript:

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Αστροφυσική Ενότητα # 3: Από τη Μεσοαστρική Σκόνη στην Κύρια Ακολουθία Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Τίτλος Μαθήματος Τμήμα 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Τίτλος Μαθήματος Τμήμα 3

Αστροφυσική Από τη μεσοαστρική σκόνη στην κύρια ακολουθία Λουκάς Βλάχος 4

Εικόνα 1: Σχηματικό διάγραμμα δημιουργία αστέρων από μεσοαστρική ύλη (εκτός κλίμακας) [1]. 5

Η δημιουργία αστέρων συνεχίζεται μέχρι σήμερα στο Γαλαξία μας. Οι σπείρες αποτελούν το πιο πιθανό σημείο δημιουργίας αστέρων. Πού οφείλονται τα υπέροχα χρώματα των μεσοαστρικών νεφών; Εικόνα 2: Φωτογραφία του μεσοαστρικού νέφους Barnard 3 στο υπέρυθρο φως. Το μπλε και το κυανό αντιστοιχούν σε μήκη κύματος 3.4 και 4.6 μm και προέρχονται κυρίως από άστρα. Το πράσινο και το κόκκινο αντιστοιχούν σε μήκη κύματος 12 και 22 μm και προέρχονται από σκόνη 6 [2].

Εικόνα 3: Μετάπτωση μοριακών γραμμών στον Orion KL, μέρος του αστερισμού του Ωρίωνα [3]. 7

Εικόνα 4: Το νεφέλωμα του Αετού (Eagle Nebula), μια πιθανή περιοχή δημιουργίας νών αστέρων σε απόσταση 6500 ετών φωτός (υπέρυθρο φως) [4]. 8

Πρόβλημα 1: Αν υποθέσουμε ότι σε ένα μεσοαστρικό νέφος (σφαιρικό και ομογενές) η βαρύτητα είναι πολύ μεγαλύτερη από την κλίση της πίεσης (την οποία προσεγγιστικά μπορούμε να τη θεωρήσουμε αμελητέα) να υπολογισθεί ο χρόνος που θα χρειαστεί ένα στοιχείο της επιφάνειάς του για να φτάσει στο κέντρο του μεσοαστρικού νέφους. (Δυναμικός χρόνος ή χρόνος ελεύθερης πτώσης) 9

Προσεγγιστική λύση: 10

Ακριβής λύση: (1) όπου r είναι η απόσταση από το κέντρο του σφαιρικού νέφους, η μάζα του και ρ 0 η σταθερή πυκνότητά του. Κανονικοποιώντας την εξ. (1) έχουμε (2) 11

Αν χρησιμοποιήσουμε αδιάστατες μονάδες (ξ=r/r c, τ=t/t 0, t 0 =[(4π/3)Gρ 0 ] -1/2 ) τότε (3) Πολλαπλασιάζοντας και τα δύο μέλη της εξίσωσης με ολοκληρώνοντας έχουμε και (4) Η σταθερά της ολοκλήρωσης είναι ίση με τη μονάδα γιατί όταν ξ=1. Απλουστεύεται σημαντικά η λύση της εξ. (4) αν αλλάξουμε μεταβλητές, ξ=cos 2 θ οπότε η εξίσωση κίνησης (2) παίρνει τη μορφή (5) 12

Ολοκληρώνοντας την εξ.(5) έχουμε (6) 13

Στο σχήμα παρουσιάζεται η γραφική παράσταση της λύσης της εξ.(6). Ο χρόνος της ελεύθερης πτώσης υπολογίζεται από την εξ.(6) για θ=π/2 (ξ=0) Είναι ενδιαφέρον ότι ο χρόνος t ff δεν εξαρτάται από την αρχική ακτίνα αλλά από την αρχική πυκνότητα. Για νέφη με χαρακτηριστική πυκνότητα (7) ο χρόνος βαρυτικής συστολής του νέφους είναι περίπου 14

Αριθμητική λύση Ένα απλό πρόγραμμα με τη MATLAB Η εξίσωση αυτή παίρνει τη μορφή: 15

function c3 n10000; for ii=1:n a(ii)=0.0; end a(1)=0.9999999; dt=0.0005; x(1)=0.0; y(1)=a(1); plot(x,y); 16

hold on for i=1:n if 1.0/a(i)<1.0 plot(x,y); break end a(i+1)=a(i)-dt* ; x(i+1)=x(i)+dt; y(i+1)=a(i); end plot(x,y) 17

18

Τα μεσοαστρικά νέφη περιστρέφονται Πρόβλημα 2: Τι θα συμβεί αν επαναλάβουμε το Πρόβλημα 1 αλλά τώρα υποθέσουμε ότι το μεσοαστρικό νέφος πριν αρχίσει να συστέλλεται περιστρέφεται με γωνιακή ταχύτητα ω; 19

Τα μεσοαστρικά νέφη πριν αρχίσουν να συστέλλονται για να δημιουργήσουν πρωτοαστέρες συμμετέχουν στη διαφορική περιστροφή V R (r) του δίσκου του γαλαξία. Αν επιστρέψουμε στην ελεύθερη πτώση του νέφους που μελετήσαμε ήδη και επαναλάβουμε την ανάλυση υποθέτοντας ότι το νέφος περιστρέφεται με γωνιακή ταχύτητα ω η φυγόκεντρος δύναμη είναι F c =mω 2 r και η εξίσωση κίνησης έχει τη μορφή (8) όπου L=ωr 2 =σταθερά είναι η στροφορμή της στοιχειώδους μάζας και παραμένει σταθερά. 20

21

Αστάθεια Jeans Στη συνέχεια θα χρησιμοποιήσω για μια ακόμη φορά τις εξισώσεις της υδροδυναμικής. Εξίσωση συνέχειας του ρευστού: Εξίσωση Euler ή εξίσωση κίνησης: 22

Καταστατική εξίσωση (ιδανικό αέριο) όπου είναι η ταχύτητα του ήχου αν οι μεταβολές είναι αδιαβατικές: 23

ΒΑΡΥΤΙΚΟ ΡΕΥΣΤΟ (σφαιρική συμμετρία) Εξίσωση Poisson: 24

Θεωρία διαταραχών και η αστάθεια Jeans Αν υποθέσουμε ότι αρχικά το νέφος είναι σε ισορροπία και η πίεση, η πυκνότητα, το δυναμικό βαρύτητας και η ταχύτητα έχουν τιμές P 0, ρ 0, Φ 0, u 0 =0 αντίστοιχα. Διαταράσσουμε τις παραπάνω τιμές: όπου є<<1. Αντικαθιστώντας στις εξισώσεις της υδροδυναμικής τις παραπάνω τιμές και κρατώντας όρους γραμμικούς ως προς є έχουμε 25

(9) (10) (11) Παραγωγίζοντας τις εξισώσεις (9), (10) έχουμε: (12) (13) 26

(14) Αν αντικαταστήσουμε τον όρο από την εξ.(11) και συνδυάζοντας τις εξισώσεις (13) και (14) έχουμε (15) Η εξ.(15) αποτελεί μια γενίκευση της κυματικής εξίσωσης (16) 27

Αν από τις εξισώσεις 15 και 16 αναζητήσουμε λύσεις της μορφής (αναζητούμε λύσεις επιπέδου κύματος με κυματάριθμο και συχνότητα ω) τότε η εξ.(15) παίρνει τη μορφή (17) ενώ η εξ.(16) (18) 28

Σχήμα 1: Η γραφική παράσταση των ταλαντώσεων του μεσοαστρικού νέφους. Για k k J το νέφος αρχίζει να συστέλλεται ενώ για k>k J ταλαντώνεται με χαρακτηριστική συχνότητα ω=kc s Διαπιστώνουμε από την εξ.(17) ότι, αν k<4πgρ 0 /c s 2 τότε το ω 2 <0 και άρα 29

Η συχνότητα είναι φανταστική (ω=±iγ) και η δε ταλάντωση της πυκνότητας θα έχει τη μορφή Συμπεραίνουμε ότι με το πέρασμα του χρόνου οι ταλαντώσεις με μήκος κύματος (19) είναι πιθανόν να οδηγήσουν το νέφος σε συστολή. Για νέφη με πυκνότητα 10-20 kgr/m 3,c s =1km/s, το λ J =20pc. Στο Σχ.(1) διακρίνουμε δύο περιοχές ταλάντωσης του νέφους (1) για k<<k J η διαταραχή οδηγεί το νέφος σε αστάθεια και πιθανή συστολή για τη δημιουργία πρωτοαστέρων, (2) για k>>k J, η διαταραχή θα αναγκάσει το νέφος να πάλλεται με χαρακτηριστική συχνότητα ω=kc s. 30

Τα παραπάνω μας οδηγούν στον υπολογισμό της ελάχιστης μάζας για να αρχίσει η συστολή του μεσοαστρικού νέφους για ρ 0 =1cm -3,T=100K έχουμε M J =8 10 38 gr Η μάζα αυτή είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από την τυπική μάζα των αστέρων, άρα η μάζα αυτή διαλύεται σε μικρότερα κομμάτια πριν αρχίσει η δημιουργία αστέρων. 31

Μια απλούστερη προσέγγιση του ίδιου προβλήματος Αν υποθέσουμε ότι η πίεση λόγω βαρύτητας σε μια στήλη μοναδιαίας επιφάνειας και ύψους R c είναι και για να αρχίσει η συστολή θα πρέπει η εξωτερική πίεση στο νέφος να είναι μικρότερη από την πίεση που θα ασκεί η βαρύτητα, άρα 32

και μετά από πράξεις καταλήγουμε σε ένα αποτέλεσμα παρόμοιο με αυτό που συζητήσαμε ήδη. Στο ίδιο αποτέλεσμα καταλήγουμε και από την εφαρμογή του θεωρήματος Virial. 33

34

Πρόβλημα 3: Να υπολογισθεί η μέγιστη φωτεινότητα που μπορεί να φτάσει ένας αστέρας (όριο Eddington) 35

Απάντηση: Αν η δύναμη που ασκεί η ακτινοβολία στο στοιχειώδη όγκο του ρευστού είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη της βαρύτητας τότε ο αστέρας διαλύεται. Έχουμε ήδη αναφερθεί στην πίεση της ακτινοβολίας όταν μελετήσαμε τα μοντέλα αστέρων Αν συνδυάσουμε αυτή την εξίσωση με την έχουμε τη φωτεινότητα Eddington: 36

Πρόβλημα 4: Ένα τυπικό μεσοαστρικό νέφος είναι ασταθές και αρχίζει να συστέλλεται. Να υπολογισθεί προσεγγιστικά η μέγιστη φωτεινότητα του πρωτοαστέρα που δημιουργείται 37

Απάντηση: Η ενέργεια που θα απελευθερωθεί λόγω της βαρυτικής συστολής είναι Ο χρόνος δυναμικής συστολής του νέφους έχει ήδη υπολογισθεί t ff άρα η φωτεινότητα του πρωτοαστέρα θα είναι Πόσο απέχει αυτή η τιμή από τη φωτεινότητα Eddington; 38

Ερωτήματα για περισσότερη συζήτηση: Ποιος κατά τη γνώμη σας θα είναι ο ρόλος της αρχικής περιστροφής του μεσοαστρικού νέφους στην εξέλιξη της συστολής; Ποια νέα φαινόμενα θα περιμένατε να παρατηρηθούν; Είναι τα φαινόμενα αυτά εύκολο να αναγνωρισθούν από τις παρατηρήσεις; Θα μας οδηγήσουν σε αξεπέραστες δυσκολίες για το μοντέλο που περιγράψαμε ήδη; 39

Πηγές Εικόνων [1] Cartoon view of star formation in a spiral galaxy Alyssa A. Goodman, Harvard University https://www.cfa.harvard.edu/~agoodman/sf.html [2] Festival of Lights (NASA picture of the day) Image Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_2138.html [3] Map of one (HCO+) of 15 molecular line transitions in Orion KL obtained in a single pass with the 6-element BIMA array Courtesy BIMA Image Gallery, a selection of astronomical images obtained with the BIMA millimeter-wave interferometer, posted on the BIMA Web server. http://archive.ncsa.illinois.edu/cyberia/bima/starform.html

Πηγές Εικόνων [4] The "Pillars of Creation" in the Eagle nebula, as seen by NASA's Hubble Space Telescope in 1995. Image credit: NASA/ESA/STScI/Arizona State University www.nasa.gov/mission_pages/herschel/news/herschel20120118.html

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Τέλος Ενότητας Επεξεργασία: Νικόλαος Τρυφωνίδης Θεσσαλονίκη, 31 Μαρτίου 2014