Documents
Resources
Learning Center
Upload
Plans & pricing Sign in
Sign Out

Stars and their Physical Properties

VIEWS: 0 PAGES: 32

									Stars and their Physical
Properties
 Background Information

 Name: Isabel Baransky
 School: Fu Foundation 
  of Engineering and 
  Applied Science
 Major: Applied Physics
 Minor: Music
OVERVIEW OF FORCE
THE BIG BANG
Big Bang

            Occurred 13.7 billion 
             years ago. 
            All matter, energy, and 
             light were all 
             compacted into an 
             infinitely dense point
            It spread out rapidly in 
             an explosion, similar to 
             a “big bang”
Formation of Hydrogen/Helium

                Around 300,000 years 
                 after the Big Bang, the 
                 universe was abundant 
                 with floating subatomic 
                 particles (electrons, 
                 protons, etc)
                The universe had cooled 
                 enough for the particles 
                 to come together to 
                 make the simplest 
                 elements: hydrogen and 
                 helium
WHAT IS A STAR?
BIRTH OF STARS
 Gas clouds
•Dense clouds of 
gas, called 
nebulae or
nebula, are the 
birthplace of stars
•Due to gravity, 
the mass in the 
clouds collapses 
in on itself, 
creating 
something called 
a protostar
Achieving equillibrium
              1. Gravity pulls gas and dust inward 
                 toward the core.
              2. Inside the core, temperature 
                 increases as gas atom collisions 
                 increase.
              3.  Density of the core increases as 
                 more atoms try to share the 
                 same space. 
              4. Gas pressure increases as atomic 
                 collisions and density 
                 (atoms/space) increase.
              5. When gas pressure = gravity, the 
                 protostar has reached 
                 equilibrium
Two options for a protostar

                        2
                 OPTION 1

                  If the critical temperature 
                   to counteract gravity is 
                   to counteract gravity is not 
                   reached, then the protostar 
                   begins nuclear fusion in its 
                   becomes a brown dwarf
                   core
                  This is the moment it 
                   becomes a real star!
Brown Dwarfs


•Brown dwarfs are 
not large enough 
to cause fusion in 
their core
•Most brown 
dwarfs are 15 to 
75 times the mass 
of Jupiter!
•Brown dwarfs are 
considered failed 
stars
MAIN SEQUENCE STARS
Stars in the Main Sequence

                 L = 4πR2 σT4
                 L ∝ M3.5   
                  (proportional)
  Hydrogen Fusion
 When a star is in the main sequence, 
  it will carry out something called 
  hydrogen fusion
 Convert hydrogen molecules in its 
  core to helium molecules
 Four hydrogen  are combined to 
  produce a helium atom
 According to Einstein, because we 
  start out with more mass then we 
  end up with, the mass is converted 
  to massive amounts of energy
 This helps prevent the gravitational 
  force from making the star collapse 
  in on itself
 Hydrostatic 
 Equillibrium


1. Gravity = gas 
   pressure 
   (equilibrium) 
2. Out of fuel
3. Fusion stops, 
   temperature drops
4. Gravity reduces 
   core
5. Increased 
   temperature
6. Provides enough 
   energy for nuclear, 
   and the cycle 
   begins again at 
   step 1
A little more information

                  Because interstellar 
                   medium is 97% hydrogen 
                   and 3% helium, a star 
                   primarily burns hydrogen 
                   during its lifetime. 
                  Our sun, a medium-size 
                   star, will live in the 
                   hydrogen phase, called 
                   the main sequence phase, 
                   for about 10 billion years
                  Once hydrogen fuel is 
                   gone, the star has 
                   entered “old age.”
WHICH STARS “LIVE” LONGER:
  LARGE STARS OR SMALL STARS?
VEERING FROM THE MAIN
SEQUENCE
New fuel is used!


                    •The star begins fusing 
                    other elements
                       •Helium
                       •Carbon
                       •Iron
                    •The larger the star, the 
                    more gravitational 
                    energy, the more 
                    thermal energy, the 
                    heavier the fusion 
                    element
                    •Once iron is reached, 
                    fusion is halted 
WHERE DO ALL THE ELEMENTS
HEAVIER THAN IRON COME FROM?
 Supernova!
•The core and outer layers 
of the star start to collapse 
at up to the speed of light!
•The imploding matter hits 
the rigid core and bounces 
back
•The energy released during 
this explosion is so immense 
that the star will out shine 
an entire galaxy for a few 
days.
•Supernova are responsible 
for all elements heavier than 
iron
•These are called 
supernovas
Stars smaller than 1.44 Solar Masses

 These stars become 
  white dwarfs!
 Very dense
 A teaspoon of a white 
  dwarf would weigh 5 
  tons
 Electron Degeneracy
  keeps equilibrium
  Degeneracy


•Paulis’ Exclusion
Principle: no two identical 
fermions may occupy the 
same quantum state 
simultaneously
•The resistance from 
particles to be in the same 
orbitals creates a pressure 
that can outstand 
gravitational force under 
1.44 solar masses
•If over 1.44 solar masses, 
electron degeneracy is 
overwhelmed and we 
enter neutron
degeneracy, which is 
overwhelmed after 3 solar 
masses
  Neutron stars
 Neutron stars are so      §1 billion tons per teaspoon
  massive that they have    §Create pulsars
  overwhelmed electron      §A 0.033 sec pulsar was 
  degeneracy                discovered in the Crab Nebula
LITTLE GREEN 
MEN

•Summer of 1967, 
approximately a radio 
transmission was 
discovered that 
pulsated consistantly 
once ever second
•Attributed to 
intelligent life and 
labeled “LGI1”
•Soon it was 
discovered to just be 
the signal given off 
from neutron stars
  What are black holes?

 An object so dense that 
  even light cannot 
  escape from it (hence 
  the term “black”)
 They are so massive 
  that they overwhelm 
  neutron degeneracy
 Since black holes by 
  their very definition 
  cannot be directly 
  observed, proving their 
  existence is difficult
The Schwarzschild Radius




 Also called the “event     Any mass can become 
  horizon”                    a black hole if it 
                              collapses down to the 
                              Schwarzschild radius
How can we 
prove their 
existence?


•X-ray emissions
•Binary systems 
with no evidence 
of a secondary 
star
ANY QUESTIONS?

								
To top