Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:

| Senaste Veckans fråga | Alla Veckans frågor | ämnen |

749 frågor / svar hittades

Hur bestämmer man avståndet till stjärnorna?

Fråga:
Om jag vill bestämma avståndet till närmsta stjärna med hjälp av parallaxmetoden, vilken minsta förstoring ("med bibehållen skärpa") skulle då behövas? Hur ska man tänka?
/Erik  S,  2004-01-24
Svar:
För de närmaste stjärnorna använder man parallax-metoden, se bilden nedan. När jorden rör sig i sin bana runt solen kommer närbelägna stjärnor att beskriva små ellipser i förhållande till avlägsna stjärnor.

Om vinkeln p är 1" (1 bågsekund = 1/3600 grad) är avståndet 1 parsec eller 3.26 ljusår. Avståndet R i ljusår ges av uttrycket

R = 3.26/p

Vi behöver inte bekymra oss om tangenten (se bilden) eftersom vinkeln p är mycket liten. Den första parallaxen mättes 1838 av Friedrich Bessel för stjärnan 61 Cygni. Värdet var 0.3", vilket placerar stjärnan på ett avstånd av ungefär 11 ljusår.

De närmaste stjärnorna befinner sig på ett avstånd av över 4 ljusår, så man måste mäta vinkeln med en precision av bättre är 0.1" om mätningen skall vara meningsfull.

De i särklass bästa mätningarna av parallaxer har gjorts med en europeisk satellit som heter Hipparcos, se Astrometri. Hipparcos mätte parallaxer med en precision av en tusendels bågsekund. Nästa projekt, Gaia, skall ge en precision av en hundratusendels bågsekund.

För att mäta avstånden till mer avlägsna stjärnor måste man använda sig av mer indirekta metoder. Det flesta av dessa bygger på att man på något sätt känner till sjärnans verkliga (absoluta) ljusstyrka. Om en stjärna på avståndet 10 parsec lyser med en ljusstyrka av 1, så skulle den på dubbla avståndet ha ljusstyrkan 1/4, se länk 1 nedan.

Den absoluta ljusstyrkan kan bestämmas på många sätt, t.ex. genom att detaljstudera stjärnans spektrum eller, för vissa variabla stjärnor, ljuskurvan.

Question Image

Länkar: http://www.astronomynotes.com/starprop/s3.htm
/Peter E 2004-01-24


Finns det något solsytem i vår galax,som liknar vårt solsytem?

Grundskola_7-9: Universum-Solen-Planeterna - exoplaneter [13036]
Fråga:
Finns det något solsystem i vår galax som liknar vårt solsytem?
Hur många i så fall?
/Therése  P,  Svaleboskolan,  Veberöd 2004-04-13
Svar:
Therése! Nej, man har upptäckt över hundra planeter kring andra stjärnor, men ännu ingen som liknar jorden. Anledningen är antagligen inte att de inte finns, utan för att nuvarande teknik att leta efter s.k. exoplaneter (planeter kring andra stjärnor) fungerar bara för stora planeter på litet avstånd till stjärnan (s.k. hot jupiters). För mer detaljerad information se California & Carnegie Planet Search och Planet Quest. För en exoplanet observerad av amatörastronomer se Exoplanet observerad i Oxie!.

Det finns över 100 miljarder stjärnor i Vintergatan. Det finns över 100 miljarder andra galaxer. Bildande av planetsystem än antagligen en normal biprodukt när stjärnor bildas. Det bör alltså finnas många planetsystem. Sedan är det säkert bara en liten andel som innehåller planeter som har förutsättningar att hysa liv.

Bilden nedan visar hur en exoplanet kan tänkas se ut (Wikimedia Commons, HD_69830).

Question Image

/Peter E 2004-04-13


Jag har hört att jordens rotationshastighet långsamt saktas ner. Varför?

Fråga:
Jag har hört att jordens rotationshastighet långsamt saktas ner, en sådan minskning (även om den är nära oändligt liten) tycks orimlig för mig eftersom rymden är som bekant vakuum, vilket betyder att inget kan bromsa upp oss. Har jag rätt, eller, minskar vår hastighet (om än mycket litet)?
/Christoffer  F,  Norra Real,  Stockholm 2004-04-18
Svar:
Det behövs ingen friktion som konstgjorda satelliter utsätts för - dessa bromsas av rester av jordens atmosfär och faller till slut ner på jorden.

För månen händer följande: månen orsakar två tidvattens-bulor - se bilden nedan och fråga [3520]. Pga jordens rotation ligger dessa inte exakt under månen, utan lite österut (mycket överdrivet på bilden). Orsaken är att jorden roterar från väster till öster, och rotationen "drar med" tidvattens-bulorna åt öster.

Månens gravitation verkar på bulorna och försöker hindra dem att dras åt öster. Friktionen mellan bulorna och resten av jorden orsakar en liten uppbromsning av jordens rotation.

Samtidigt försöker bulorna dra månen framåt i banan (se att det finns en liten komposant av kraften i månens rörelseriktning efterom den "övre" bulan är närmare månen än den "undre"). Detta medför att månbanans radie ökar. Minskningen i jordens rotation och det ökande avståndet till månen gör att det totala rörelsemängdsmomentet (se fråga [12527]) för systemet jorden-månen bevaras.

Månen rör sig alltså långsamt allt längre från jorden (se fråga [8359]) och kommer till sist att göra sig helt fri. Observera att om jorden roterat i motsatt riktning till månens banrörelse så skulle månen dras mot jorden och till slut kolliderat med den.

Se vidare Tidal_acceleration och Tide.

Question Image

/Peter E 2004-04-18


Finns det liv på andra planeter i universum?

Fråga:
Vi har i området astronomi kommit in på frågor om möjligheten att hitta intelligent liv på andra planeter. När man beräknar antal möjliga planeter som skulle kunna hysa liv (för tex vår egen galax), vilka grundkriterier utgår man från då?

Som jag själv förstår det får inte planeten ligga alltför nära galaxens centrum, eftersom strålningen då skulle bli alltför hög; å andra sidan får den inte ligga allt för långt ut i ytterkanterna av galaxen, eftersom galaxens ytterområden saknar många av de grundämnen som är nödvändiga för liv (hur många planeter blir kvar att räkna med då i vintergatan?)

Vi måste också ha en stjärna med ett planetsystem och i detta planetsystem så måste det finnas en planet på "rätt" avstånd från stjärnan så att temperaturen blir gynsam (för temperaturer gynsamma för liv borde även planetens egen rotation kring sin egen axel, samt formen på den bana planeten tar kring sin stjärna ha betydelse!). För att planeten skall ha rätt sammmansättning av grundämnen krävs också rätt avstånd till sin stjärna

Storleken på planeten borde också vara avgörande för liv, för att alt.1: allt väte inte skall samlas på marken ( för stor planet) eller alt.2: allt syre inte skall stiga upp i atmosfären (för liten planet).

Planeten skulle också behöva en "dammsugare" typ Jupiter, som skyddar planeten mot alltför stort bombardemang av meteorer.

Kanske har jag missuppfattat en del av kriterierna för liv men, Hur stort är det teoretiska antalet planeter i Vintergatan som uppfyller kriterierna för intelligent liv och hur många sådana faktiska planeter känner man till? Var ligger de?
/Helena  E,  Folkungaskolan,  Linköping 2004-05-23
Svar:
Helena! Du har missuppfattat en del men mycket av det du skriver är rätt. Låt oss försöka reda ut begreppen, men observera att när det gäller liv i universum är allt bara spekulationer utifrån vad vi vet om livet på jorden. Vi känner inte till något exempel ännu.

Börja med att läsa artiklarna om liv, liv i universum och livets ursprung och SETI i Nationalencyklopedin. SETI står för Search for ExtraTerrestial Intelligense, vilket betyder sökande efter intelligent liv på andra planeter.

Vi systematiserar problemet genom att dela in det i tre steg: förutsättningar för liv, primitivt liv och intelligent liv.

Förutsättningar för liv

Om man begränsar sig till liv som vi känner till det (baserat på kol) måste det finnas förhållanden som är i närheten av förhållandena på jorden. De viktigaste förutsättningarna är

  • planet med en fast yta, lagom storlek (fast yta är möjligen inte nödvändigt för primitivt liv)
  • förekomst av flytande vatten (begränsar temperaturen till ca 0-100oC).
  • atmosfär med koldioxid och gärna ett magnetfält för att skydda atmosfären och eventuellt liv från strålning (observera att syre inte är nödvändigt för primitivt liv - syret i jordatmosfären fanns inte från början)
  • stabilt klimat under tillräckligt lång tid

Man känner till över 100 planeter kring andra stjärnor (se Planet Quest), men dessa är för det mesta alltför varma och stora ("hot jupiters"). Detta betyder inte att det inte finns jordliknande planeter, utan är en följd av sättet man hitta dem på.

Du säger att vi inte väntar oss liv nära vintergatans centrum. Jag tror inte det svarta hålet i centrum ger så mycket strålning att det omöjliggör liv. Däremot måste gasen en stjärna med planetsystem bildas ur innehålla tillräcklig mängd tunga grundämnen för att planeter med fast yta skall kunna bildas. Detta betyder att stjärnan inte får vara alltför gammal utan vara "andra generationens" stjärna som berikats på tunga grundämnen av "första generationens" stjärnor.

Se vidare länk 1 nedan.

Primitivt liv

På jorden uppkom primitivt (encelligt, bakterieliknande) liv förvånadsvärt snabbt - på några hundra miljoner år. Detta kan antingen tyda på att uppkomsten av liv är en naturlig och enkel process eller att livet på något sätt kom någon annan stans ifrån.

Det tog emellertid mycket lång tid (flera miljarder år) för livet att utvecklas till komplexa flercelliga livsformer. Det är här man antagligen behöver en långlivat och stabil planet som ger utvecklingen den tid som behövs.

Intelligent liv

Så långt är vetenskapen på ganska fast mark, men när det gäller intelligent liv så är det mesta spekulationer. Säkert är att det finns många stjärnor med planetsystem. Antagligen finns det även många med förhållanden som tillåter liv att utvecklas. Förutom att dessa system är utspridda över ett område på ca 100 miljoner ljusår, så kan det tänkas att intelligent liv inte varar så länge. Tänk bara på vilka ansträngningar vi gör för att på olika sätt förstöra oss själva och miljön :-(.

För mer om sökandet efter intelligent liv se SETI Institute, SETI Australia Centre, How SETI Works.

Astrobiologi - vetenskapen om liv utanför jorden - har de senaste åren etablerats som en seriös gren av naturvetenskapen. Resurscentrum för fysik och Institutionen för astronomi vid Lunds universitet ger hösten 2004 en kurs för lärare i astrobiologi (länk 2). Wikipedia-artikeln Extraterrestrial_life är bra och omfattande även vad gäller historiska aspekter.

Länksamling för Astrobiologi är en omfattande länksamling till webb-resurser som har att göra med astrobiologi.
Länkar: http://www.kepler.arc.nasa.gov/pdf_files/Lissauer.Nature402.pdf  |  http://www.fysik.org/WebSite/showPage.asp?it=258
/Peter E 2004-05-24


Vad är liv och var kom materien ifrån?

Fråga:
Hur kunde de första cellerna bildas?
Jag vet ju att de första djuren bildades i vattnet av celler som delade sig mm. Men hur blev det en cell från allra första början?!

Var kom all materia som finns i rymden ifrån? Har den bara svävat omkring ända tills de "fastnade" på varandra.
/Camilla  O,  Svaleboskolan,  Veberöd 2004-05-27
Svar:
Camilla! Den första frågan är egentligen biologi, men jag kan säga lite: Man vet inte exakt hur det gick till, men man vet att primitiva encelliga organismer uppkom ganska tidigt i jordens historia - nästan så snart förhållandena tillät, kanske för 3.8 miljarder år sedan. Sedan tog det mycket lång tid för mer komplexa flercelliga organismer att utvecklas. Se vidare de utmärkta artiklarna om liv och evolution. Se även Wikipedia (lite mer försiktighet här!) Livets_uppkomst och Abiogenesis.

Vad är liv?

Frågan kan tyckas trivial - alla kan skilja på levande och dött - men om man tänker efter är det inte så enkelt. Man brukar kräva sex egenskaper som tillsammans indikerar liv:


  1. Organisation: Materialen i levande organismer uppvisar alltid något slag av ordning t.ex. molekylerna i levande celler är inte slumpmässigt utspridda i cellerna utan är ordnade i mönster för att åstadkomma cellstruktur.
  2. Reproduktion: Enkla livsformer, såsom bakterier, förökar sig genom delning för att göra nästan exakta kopior av sig själva. Mer komplexa organismer förökar sig genom t.ex. sexuell reproduktion, i vilken avkomman får genetiskt material från två individer. Undantag finns: Virus är ett gränsfall eftersom det kräver en levande organisms celler som förmås göra kopior av viruset självt.
  3. Tillväxt och utveckling: Levande organismer växer och utvecklas åtminstone delvis genom att ärva karaktärsdrag från föräldrarna.
  4. Energiutnyttjande/material: Levande organismer behöver energi och material för att kunna skapa och vidmakthålla ordning, tillväxt och reproduktion. Detta kallas metabolism. (Entropiminskningen som ordning innebär kräver energi.)
  5. Kommunikation med omgivningen: Alla levande organismer, både enkla och högtstående kommunicerar (ser, känner, luktar...) med omgivningen.
  6. Evolution: Över tiden anpassar sig ursprungliga organismer i stor mångfald till nya organismer som är bättre anpassade till den miljö de lever i. I många fall går anpassningen så långt att det skapas helt nya arter (Darwins utvecklingslära).


Var kommer materian ifrån?

Väte och helium bildades från början i Big Bang. Alla tyngre grundämnen har bildats i stjärnor och spritts ut i rymden när stjärnorna exploderat. Sedan har molnen dragit sig samman och bildat nya stjärnor eventuellt med planetsystem. Se vidare grundämnen, bildandet av. Detta var enminutersversionen av universums utveckling :-).

Se även liv i universum.

Bilden nedan är en karikatyr av Darwin som apa från the Hornet magazine 1871 (se artikeln om evolution Evolution).

Question Image

/Peter E 2004-05-27


Hur fungerar Big Bang?

Fråga:
Enligt teorin skapades universum i en sk "big bang".
Det måste ju rimligtvis betyda: Ur ingenting skapades allting! Finns det någon teori som ger en god förklaring om hur detta fungerar!?
/Sven  E,  Furuhedsskolan,  Kalix 2004-09-20
Svar:
Big Bang (eller Stora smällen), är standardteorin om universums uppkomst. Enligt denna teori skapades universum och rumtiden för ca 13,7 miljarder år sedan, då universum började expandera från att ha varit koncentrerat i en punkt. Termen myntades av astronomen Fred Hoyle (som var motståndare till den) under en radiointervju i BBC den 28 mars 1949. Termen i sig är dock missvisande då det inte handlar om en explosion av materia i en tom rymd utan istället om en expansion av rummet självt som materian befinner sig i. (Från Wikipedia Big_Bang).

Man är ganska överens om beskrivningen hur Big Bang gick till. Vad som fanns före Big Bang och vad som finns utanför vårt universum vet man inget om även om det finns spekulationer. Speciellt vet vi inget om hur universum skapades (dvs vad som orsakade Big Bang). Vi kan med våra observationer bara "famla lite i kanterna", ungefär som en blind utforskar ett djupt hål genom att känna längs kanten.

Fysiken för det tidiga universum är i gränslandet mellan kosmologi (vetenskapen som behandlar universums uppkomst och utveckling) och filosofi eftersom vi ännu inte har en fullständig teori för hur alla de fyra grundläggande krafterna förenas. Det finns därför inget som länkar vad som hände i det tidiga universum (före Planck-tiden 10-43 s) med vad vi kan observera i dag. Detta gör sådana spekulationer till mer filosofi än vetenskap.

Supersträng-teorin hävdar att universum hade 10 dimensioner under Planck-eran. Dessa övergår 4 dimensioner efter Planck-eran, och de 6 dimensionerna är fortfarande förkrympta och märks alltså inte. Under Planck-eran kan man beskriva universum som ett kvant-skum med 10 dimensioner och som innehåller Planck-längd stora svarta hål som skapades och försvann utan orsak och verkan. Med andra ord: försök att inte tänka på denna eran! :-)

C:a 10-35 sekunder efter Big Bang var det en mycket snabb expansion av universum. Detta fenomen kallas inflation. Observera att denna inflation skedde med överljushastighet. Detta är inget brott mot den speciella relativitetsteorin eftersom den var en expansion av universum självt och inte materian. Vårt synliga universum är då en bubbla - i nedanstående bild den gula bubblan markerad "us". De andra bubblorna är då i någon mening inte reella eftersom de är utanför vår horisont och vi kommer aldrig att kunna kommunicera med dem. Observera alltså att HELA rymden expanderar- även avståndet mellan bubblorna. Detta betyder att två bubblor som inte är i kontakt med varandra vid en viss tidpunkt aldrig kommer att bli det!

Inflationen orsakades av att symmetrin mellan den starka kärnkraften (färgkraften) och den elektrosvaga växelverkan bröts. Detta orsakade en "fasövergång" som gav energi till att driva den snabba expansionen.

Vissa teorier säger att hela vårt universum är ett svart hål med energin noll, se Zero-energy_universe. Eftersom vi aldrig kan kontrollera detta är det en teori som är lika mycket värd som andra. Fenomen som inte kan mätas brukar inte klassificeras som vetenskap. Men det kan ändå vara roligt att filosofera om det :-)! I artikeln nedan (länk 1) finns en ljudfil som visar hur Big Bang lät. Länk 2 ger mer ganska elementär information på svenska om big bang. Se även övriga frågor big bang och Wikipedia-artikeln Big_bang. Den kände populärvetenskaplige författaren John Gribbin har intressanta funderingar om universum i John Gribbin's home page (Introduction to Cosmology). James Schombert v6.2 är en guldgruva med föreläsningar bland annat om kosmologi. TalkOrigins Evidence for the Big Bang är en omfattande och ganska avancerad FAQ.

Tidslinje för Big Bang

Tid Temperatur Händelse
0 Big Bang
10-43 s Planck-tiden, kända naturlagar gäller
10-35 s Inflation
300 s Bildande av 4He
380000 år 3000 K Kosmisk bakgrundsstrålning
13.7109 år 3 K Nu


Låt mig avslutningsvis försöka besvara några vanliga frågor om Big Bang.

Vem hittade på big bang?

Aleksandr Fridman och Georges Lemaître föreslog redan på 20-talet att universum uppkommit genom att en "uratom" expoderade. Den ukrainske fysikern George Gamow (George_GamowGeorge Gamow (George_Gamow förutsade 1948 även att det överallt i universum skulle finnas mikrovågsstrålning med temperaturen c:a 5 K. Uttrycket big bang var från början en nedlåtande beteckning som en motståndare Fred Hoyle (som föreslagit den s.k. steady state teorin, Steady_State_theory) hittade på.

Vad hände före Big Bang?

Frågan är, som antytts ovan, meningslös eller utan innehåll. Det är som att fråga: vad finns norr om nordpolen? Före Big Bang fanns ingen tid, och man kan därför inte tala om vad som hände.

Vilka bevis finns det för Big Bang teorin?

De viktigaste är
  • Olbers paradox
  • Universums expansion (upptäckt av Hubble på 1920-talet)
  • He-förekomsten i gamla stjärnor (fråga 13117)
  • Kosmisk bakgrundsstrålning


Anses Big Bang-teorin numera vara så etablerad att man inte kan ifrågasätta den?

I stora drag, ja. Alternativet, Fred Hoyles Steady State teori, får nog anses överspelad. Dels var den lösningen på problemet att universum tycktes vara yngre än vissa gamla stjärnhopar. Detta är löst i dag genom att avståndsskalan har ändrats mycket. Dels förklarar Steady State teorin inte den kosmiska bakgrundsstrålningen och heliumförekomsten i gamla stjärnor, något som Big Bang teorin gör elegant. Detaljerna i Big Bang teorin kan säkert komma att revideras med nya observationer. Vi skall också komma ihåg att en fysikalisk teori beskriver vad vi kan observera, och säger inget om t.ex. varför universum började expandera eller vad som händer utanför vår händelsehorisont (så långt vi teoretiskt kan se, dvs i princip ljushastighetenuniversums ålder).

Om all materia, ljus som mörk, varit samlad i en punkt, singularitet1 eller uratom, måste väl gravitationen ha varit oändligt stor, åtminstone ögonblicket efter att expansionen startat och fysikens lagar börjat gälla. Då är det svårt att förstå hur expansionen alls kunde ske, hur den kunde övervinna den ofattbara gravitationen, när inte ens gravitationen i ett s.k. svart hål tillåter något att slippa ut.

Ja, det är svårt att förstå. Fysiken kan ibland med trick hantera sådana här singulariteter (oändligheter), men innan 10-43 sekunder efter Big Bang kan vi i dag inte ge en bra beskrivning. Ett trick som används t.ex. för svarta hål är kosmisk censur. Detta betyder att singulariteten existerar endast matematiskt och inte som en fysisk verklighet som vi kan observera eller mäta. Svarta hål omger sig nämligen av en händelsehorisont som gömmer ("censurerar") singulariteten. Se vidare fråga 14367.

Vidare är det förbryllande att man kan se universum strax efter big bang när man tittar riktigt långt bort. Att man ser bakåt i tiden förstår jag gott, men det ljus som skickades iväg under den första tiden borde väl sedan länge ha passerat oss och fly bort ifrån oss med ljusets hastighet. Ser vi det ljuset "på ryggen" och i rakt motsatt riktning mot det ställe i universum där det hela började? Hur ser det i så fall ut när vi riktar våra teleskop ditåt, mot expansionens centrum?

Vår del av universum (det synliga universum) är enligt standardmodellen bara en liten den av vad som skapades vid inflationen. Varje liten bubbla i figuren nedan är ett universum, men de är alla ekvivalenta och inget innehåller expansionens centrum. Detta är svårt att förstå om man går ända tillbaka till tiden noll, men det kan vi alltså inte göra. Vad vi ser om vi går så långt bort som möjligt (13.7 miljarder år) är eldklotet som hade en temperatur på 3000 K, men som nu pga expansionen har en temperatur på 3 K.

Man kan fråga sig varför universum är så homogent (den kosmologiska principen, universum har samma egenskaper i alla riktningar). Om man tittar åt ett håll 14 miljarder ljusår bort och i motsatt riktning på samma avstånd, så har båda områdena nästan exakt samma temperatur. Eftersom de inte kan ha stått i kontakt med varandra (avståndet är 28 miljader ljusår så ljuset kan inte ha hunnit gå hela vägen mellan dem) kan man tycka detta är konstigt. Anledningen är inflationen. Detta var ett av skälen till att man införde inflationen. Före denna snabba exansionen var de två områdena så nära varandra att de kunde vara i termisk jämvikt.

En konstighet med universums expansion är det faktum att galaxer kan kollidera trots att rymden mellan dem hela tiden utvidgar sig. Återigen, om de dras till varandra av gravitationen så borde väl gravitationen ha förhindrat att de först avlägsnade sig från varandra.

Mja, man får inte se det så. Det är rymden mellan galaxerna som expanderar. Galaxhopar (grupper av galaxer) är bundna med tyngdkraften och galaxernas rörelse inbördes i hopen bestäms av gravitationen och inte expansionen. Vår granngalax Andromedagalaxen, som befinner sig på c:a 2.5 miljoner ljusårs avstånd, rör sig faktiskt mot vår vintergata i stället för att avlägsna sig som de flesta andra galaxer gör.

Sammanfattning av de viktigaste bevisen för Big Bang

1 Rödförskjutning: Galaxernas spektra är rödförskjutna med ett belopp som är proportionellt mot avståndet: Hubbles lag v=dH, där v är hastigheten, d är avståndet och H är hubblekonstanten.

2 He förekomst: Förekomsten av He i de äldsta stjärnorna är 25% vilket är precis vad Big Bang modellen förutsäger, se fråga [13117].

3 Kosmiska bakgrundsstrålningen: Mikrovågsstrålningen med en temperatur av 3K härrör från c:a 400000 år efter Big Bang då universum blev transparent genom att H/He kärnorna rekombinerade med elektroner.

Se vidare Big_Bang och på engelska Big_Bang_Theory

___________________________________________________________

1 Singularitet. I matematiken definieras singularitet som en odefinierad punkt hos kurva, yta eller funktion. I kosmologi definieras singularitet som en punkt i rumtiden i vilken rumtidskrökningen är oändlig (svart hål).

Question Image

Länkar: http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn4320  |  http://kasper.pixe.lth.se/NuclearPhysics/slideShow/nobel2006/nobel2006_files/frame.htm
/Peter E 2004-09-21


Varför expanderar en stjärna när bränslet i centrum tar slut?

Fråga:
När vätet i centrum av en stjärna av solens storlek är slut, och helium bildats, expanderar solen till en röd jätte. Stålningsenergin avtar, den utåtriktade kraften minskar således, medan gravitationen kvarstår. Men varför expanderar då stjärnan?
/Christina  E,  Christian 4:s Gymnasium,  Kristianstad 2004-10-08
Svar:
Energiproduktionen fortsätter i ett skal kring den kontraherade He-kärnan. Om stjärnan har tillräckligt stor massa och når en temperatur på c:a 100 miljoner grader kommer fusion av He till C att komma igång i centrum. Det är alltså inte riktigt att effekten (energiproduktionen per tidsenhet) minskar - den ökar i själva verket. I HR-diagrammet nedan kan man se att röda jättestjärnor har HÖGRE ljusstyrka än huvudseriestjärnor av solens storlek. Omfördelningen av massa och energiproduktion tvingar stjärnan att expandera för att den skall bevara den hydrostatiska jämvikten. Expansionen av de yttre delarna orsakar en temperatursänkning, varför stjärnan blir rödare. För detaljer se What will happen to the Solar System in the future och nedanstående länk.

Question Image

Länkar: http://media.pearsoncmg.com/bc/bc_bennett_essential_2/etext/bodymatter/03/5801.html
/Peter E 2004-10-08


Om neutronstjärnors rotationshastighet

Fråga:
Jag undrar en sak, jag har diskuterat en sak med mina kollegor och det rör rotationshatigheten hos neutron-stjärnor. Jag hävdade att deras ökade rotations hastighet beror på samma fenomen som blir om man sitter i en kontorsstol och snurrar med benen rakt utsträckta och sedan drar in dem, hastigheten ökar.
Vid en kollaps av en stjärna minskar radien snabbt och rotationen ökar pga minskat rotations moment. Eller?
/Johan  A,  Hmm,  Linköping 2004-12-16
Svar:
Johan! Du har helt rätt! Den snabba rotationen hos neutronstjärnan beror på att rörelsemängdsmomentet hos den urspungliga stjärnan måste bevaras.

Låt oss bara som ett räkneexempel se hur snabbt solen skulle rotera om den blev en neutronstjärna (det blir den inte i verkligheten eftersom minsta massan för en neutronstjärna är c:a 1.4 solmassor).

Solens rotationstid är 25 dygn, dvs 25246060 s = 2 106 s

Solens radie är 1.39 106 km

Eftersom en neutronstjärna har en radie av c:a 10 km blir krympningsfaktorn c:a 105. Rörelsemängsmomentet går, om massfördelningen bevaras, som vr där v är rotationshastigheten och r är radien. Om radien minskar med en faktor 105 så måste rotationshastigheten öka med samma faktor.

Eftersom rotationstiden t ges av

t = 2pr/v

kommer den att minska med en faktor 1010. Rotationstiden blir då

2 106 10-10 = 2 10-4 s

dvs 0.2 millisekunder. I själva verket skall man bara räkna med de centrala delarna av stjärnan, och en del av rörelemängdsmomentet försvinner med utslungad massa. Man tror att en nybildad neutronstjärna kan ha en period på ner mot 1 millisekund. Genom växelverkan mellan neutronstjärnans enormt starka magnetfält och omgivande gas kommer neutronstjärnan ganska snabbt att bromsas upp. Vi kan observera neutronstjärnor som s.k. pulsarer (normalt i radio-området) med perioder mellan några millisekunder och några sekunder.

Animeringen nedan visar hur man föreställer sig en neutronstjärna. Det mycket starka magnetfältet ligger inte i samma riktning som rotationsaxeln. Magnetfältet tvingar laddade partiklar in mot de magnetiska polerna. När partiklarna träffar neutronstjärnan orsakar de ett "norrsken" av radiostrålning, synligt ljus eller röntgenstrålning. Dessa "norrsken" följer med i rotationen, så att den strålning vi ser kommer att variera med en mycket kort period. Vi har vad vi kallar en pulsar.

Länk 1 ger lite information om rotationen. Fråga [12527] behandlar rörelsemängdsmoment. Introduction to neutron stars och An Introduction to Pulsars ger allmän information om neutronstjärnor.

Question Image

Länkar: http://www.astronomynotes.com/angmom/s2.htm
/Peter E 2004-12-16


Med vilken hastighet snurrar jorden?

Fråga:
Med vilken hastighet snurrar jorden?
/Simon  M,  Kumla,  Tyresö 2004-12-27
Svar:
Det borde du kunna räkna ut själv! Jordens radie är 6380 km. Omkretsen vid ekvatorn blir då 2p6380 km. Dividera detta med dygnets längd i sekunder 246060 så får du 0.46 km/s = 460 m/s = 1700 km/timme, dvs snabbare än ljudhastigheten. Hastigheten vid högre latutuder blir betydligt mindre.

Hastigheten för en satellit som rör sig i en bana alldeles över atmosfären är c:a 8 km/s. Vi ser alltså att jordens rotationshastighet inte är försumbar jämfört med detta. Det är därför många satelliter sänds upp österut från nära ekvatorn - man spar bränsle på det viset.
/Peter E 2004-12-27


Osäkra avstånd till stjärnor

Fråga:
Mina elever håller på med en labb där de ska placera ut karlavagnens stjärnor med rätt inbördes avstånd. Problemet är avstånden till jorden. De är helt olika beroende på vilken bok/nätkälla man än tittar i. Detta gör labben helt meningslös. Vilka avstånd är de rätta?
Här följer ytterligheterna vi har hittat:

Alkaid (Benetnash) 100 - 210 ly

Mizar (Alioth) 60 - 78,2 ly

Alioth 70 - 80,9 ly

Megrez 65 - 81,4 ly

Phekda 78,2 - 90 ly

Merak 75 - 80 ly

Dubhe 94,5 - 124 ly
/Tomas  P,  Stavby,  Stavby 2005-01-13
Svar:
Tomas! Du har stött på ett problem som är typiskt för fysikaliska mätningar: de är behäftade med osäkerheter. Man skall aldrig bara ge ett värde på en storhet - man måste även ge en uppskattning av osäkerheten.

Var gäller data för stjärnor i UMa (Ursa Major, Karlavagnen är en del av denna) finns några av stjärnorna i The brightest stars. Mer komplett är The Bright Star Catalogue (länk 1), där alla stjärnorna du nämner finns.

Låt oss ta Mizar som exempel. Enligt Sky2000-katalogen i The Bright Star Catalogue är parallaxen 0.047+/-0.005 bågsekunder. Avståndet i ljusår är 3.26/parallax, så avståndet blir 69+/-8 ljusår, vilket inte stämmer så illa med dina uppgifter. Jag kan inte se var mätningarna kommer ifrån, men osäkerheten 0.005 bågsekunder är rimligt för en klassisk mätning med markbaserade teleskop.

Jag föreslår ni använder SKY2000 data, länk 1. Klicka på HR beteckningen i första kolumnen och välj SKY2000 Master Star Catalog. Avståndet räknar ni alltså ut som 3.26/parallax. Den relativa osäkerheten i exemplet Mizar blir 0.005/0.047=0.11. Osäkerheten i avståndet blir då 0.1169=8.

I dag kan man emellertid göra mycket bättre mätningar med rymdbaserade teleskop. Det finns t.ex. 'Hipparcos and Tycho Catalogues', med mycket mer exakta data. De är emellertid hopplöst svåra att använda för en amatör. Programmet Stellarium innehåller emellertid Hipparcos-data mycket lättillgängligt. För mer om parallax, se parallaxmetoden.

Under länk 2 finns ett par 3D-bilder av Karlavagnen och Orion som är framställda från data från satelliten Hipparcos. Bilden på Karlavagnen är reproducerad i mindre skala nedan. Om man betraktar bilderna med klassiska röd-gröna 3D-glasögon (röda filtret på vänster öga) ser man tydligt att stjärnorna ligger på mycket olika avstånd. Tack professor Lennart Lindegren, Institutionen för astronomi, Lund som är en medarbetare i Hipparcos-projektet för att vi får publicera bilderna! För mer om Hipparcos-projektet och det framtida Gaia-projektet, se Astrometri.

Question Image

Länkar: http://www.alcyone.de/SIT/bsc/uma.html  |  https://fragelada.fysik.lu.se/resurser/stereo.ppt
/Peter E 2005-01-15


Sida 64 av 75

Föregående | Nästa

| Senaste Veckans fråga | Alla Veckans frågor | ämnen |

** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar