Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Orienteringskurs Astrobiologi Del 3. Bildning av interstellära moln - Supernovor och planetnebulae emitterar materie (korn och gas) till rymden - bildar.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Orienteringskurs Astrobiologi Del 3. Bildning av interstellära moln - Supernovor och planetnebulae emitterar materie (korn och gas) till rymden - bildar."— Presentationens avskrift:

1 Orienteringskurs Astrobiologi Del 3

2

3 Bildning av interstellära moln - Supernovor och planetnebulae emitterar materie (korn och gas) till rymden - bildar interstellära moln genom tyngdkraft

4 Mörka molnet B68 I synligt ljus (vänster) och infrarött ljus Molekulära moln Mörka moln - mörka i synligt ljus - genomskinlig i infrarött ljus Diffusa moln Rosette nebulosa - ljus från bakomliggande stjärnor synligt 10 % av stjärnmassa i Vintergåtan

5 Mörka moln - först upptäckt av Herschel (“hål i himmeln”) - släcker ljus från stjärnor bakom - polariserar ljus (partiklar utrikter sig efter det svaga galaktiska magnetfältet) - gör rödskift i stjärnljus genom ströjning Emu på himmeln

6 Moln på höga galaktiska breddgrader (A v ) ~ 1 Instrålning bara från en sida Klassiska diffusa moln Opacitet (A v ) ~ 1 emissionslinjer för svaga att observeras Genomskinliga moln (A v ) ~ Emission och absorp- tionslinjer kan observeras Mellan mörka och diffusa moln Typer av diffusa moln Opacitet: hur många magnituder ljuset av en ljuskälla försvagas genom att passera genom molnen (logaritmisk skala)

7 Egenskaper av mörka moln - Massa ~ 5  10 5 M  - Radius 120 pc - Partikel täthet 100 – 10 6 cm -3 (10 3 gånger tunnare an det bästa vakuumet på jorden) - utvecklingstid 4  10 6 yr Horsehead Nebula (Ori)

8 - Dominerande species H 2. - Skyddad från UV ljus - Rik kemi, molekyler med langa kolkedjor bidas Hur går det till ? Molekyler i mörka moln

9 Bildning av H 2 Gasfasprocesses er som händer efter Big Bang kan inte förklara H 2 bildning i mörka moln  händer på kornytor Grain surface Eley-Rideal (möjlig vid varje T) Hot-atom (vid låg T) Langmuir-Hinshelwood: fastning, diffusion, reaktion (atomer måste vara mobila)

10 Knopyta Överlapp Elektrontäthet mäts med yttunnelmikroskop På högre temperaturer binder väteatomer kemisk till grafit innan de kombineras

11 Kemi i mörka moln - Hur börjar den ? H 2 + cr  H 2 + Cosmiska strålar: 87 % protoner (H + ) 12 %  partiklar (He 2+ ) Rest:  -strålning, myoner, elektroner Hastighet (z) = s -1 i mörka moln, Tidsskala flera år H 2 + H 2 +  H H k = 2  cm 3 s -1 (tidsskala några månader, Theard & Huntress, 1974) Viktor Franz Hess

12 Kosmisk strålning - existens av joniserande strålning känd (troddes att härstämmar från hjordens radioaktivitet eller från solen) - ökar med höjden (kan inte kommer från jorden) - försvagas inte under solförmörkelsen Ballongflyg av Viktor Franz Hess från Aspern (Wien)

13 Reaktioner mellan neutralmolekyler ? - kräver aktiveringsenergi - omöjliga vid låga T Reaktioner med radikaler (molekyler med icke- parade Elektroner) - ingen aktiveringsenergi, möjliga vid låga T Reaktioner med joner (elektrisk laddade molekyler) - mestadels ingen aktiveringsenergi Viktiga reaktioner i mörka moln

14 Exempel: Bildning av vatten i mörka moln H O  OH + + H 2 k = 8.4  cm 3 s -1 (Milligan & McEwan, 2000) H O  OH + + H (mindre viktig) OH + + H 2  H 2 O + + H k = 1.1  cm 3 s -1 (Jones, Birkinshaw & Twiddy, 1981) H 2 O + + H 2  H 3 O + + H k = 5.9  cm 3 s -1 (Anicich et al, 1974) Successiv väteaddition: k är ett mått för reaktionshastighet: d[OH + ]/dt = k [H 3 + ][O]

15 Dissociativ rekombination: H 3 O + + e -  H 2 O + H (25 %) OH + 2H (60 %) OH + H 2 (14 %) OH + H 2 + H( 1 %) (Jensen et al., 2000) OH + H 2  H 2 O + H kräver aktiveringsenergi  inefficient vid 10K Alternativ mekanism

16 Molekyler i mörka moln

17 - 130 molekyler - Många radikaler - ~ organiska molekyler (CH, CHO, CHN) - Små molekyler mest vanliga - H, C, O, N, S dominerar, “äkta” metallförbindelser rara - Första “socker” (glycolalehyd, HCCH 2 CHO) närvarande - Detektion av den enklaste aminosyran (glycin) ifrågasätts. Molekyler i mörka moln

18 Också: Reaktioner på kornytor: O + H  OH OH + H  H 2 O H 2 O på korn kan desorberas av fotoner Men: In mörka moln hittar man mycket mindre vatten än förutspått av modeller (en faktor av 1000) I diffusa moln bättre överensstämmelse OH + C  CO + H OH bilder också CO med H: Viktigaste molekylen efter H 2

19 Möjlig förklaring: - i kalla områden fryser vattnet ut på korn - i ljusare områden fotodesorption - vid molnytan fotolysis av H 2 O: H 2 O + h  H + OH

20 Isbildning i mörka moln - Silikatkärna från stjärn- och supernovautflöde - Skikt av H 2 O m. m. Bildas genom utfrysning vid högre T - vid låga T fryser också CO ut - CO-dominerad is bildas på vattendominerad is - Senare kemiska processer genom fotoner

21 Struktur av mörka moln Shaw, 2006 är inte homogena !

22 Stjärnbildande regioner i OMC-1

23 Faser av stjärnbildning - bildning av mörka kärnor - molekyler på isen ångar av - utveckling af unga stjärnobjekter (YSOs) - bildning av protoplanetära skiva - färdigställning av planetsytem

24 Mörka kärnor Mörka kärnor i Örnnebulosan - kallare än molnen kring den - KAN hysa stjärn- bildning

25 Andra stjärnbildande regioner - Bok globuli - mörka stjärnbildande regioner i fotondominerade regioner - 1 ljusår diameter, 5-10 M , T= 3K, kallaste objekter i rymden Christmas tree Bok Globule (NGC 2264)

26 Clemens-Barvainis (CB) objekter - små Bok-globule-lika objekter - närheten till solen tillåter att bestämma deras storlek Some CB objects in IR

27 Protoplanetära skivor i Orionnebula - icke-genomskinliga även för UV - mörk skiva före ljus IR-bakgrund

28 Kornuppvärmning i stjärnbildande regioner - genom kollisioner av molekyler i korn - genom absorption av IR fotoner. - sublimering av molekyler leder till rik kemi - ibland tätheter av molekyler en faktor 100 högre än i mörka moln.

29 Kemisk utveckling kring unga stjärnobjekter

30 - Från meteoriter: Informationer från 4567 miljoner år tillbaka: Rester av mörka molnet som sammanbröt - Akkretionsdisk bildades, tynga metaller och korn koncentrerades i centern (kräver 1 miljon år) - Temperaturen är högre i centern - Planetesimaler (sma kroppar) växer först genom kollisioner, sedan genom tyngkraft (efter 1 km radius) - vid 1000 km radius blir planeterna runda - Snölinjen (vatten fryser ut på kroppar) på 5 AU (1 AU ~ 150 million km or m) -planetdisken försvinner efter 7 miljoner år – blåsas bort av solvinden och strålningstrycket Akkretionsdisk i solliknande stjärnor

31 Accretionsdisk (artist’s impression)

32 Bildning av planeter - Stora gasplaneter bildas i yttre regioner, stenplaneter i inre regioner - Gravitationsfält från jåtteplaneter sopade asterioder och kometer delvis bort -Inre planeter bombarderades intensivt för korta perioder “Late Heavy Bombardment” - Jupiter och Saturn kom i takt (omloppstidförhållande 2:5) - Bombningen levererade viktiga molekyler (ungefär 35 % från jordens vatten)

33 -Bara möjlig vid andra- och tredjegenerationsstjärnor (tynga element) - Vid samma tid som resten av solsystemet - Vid K akkretion av jorden (CO 2, CO, H 2 O) eller gasar -Först jorden täckt av magmahav - inga volatila ämnen närvarande (kom troligen med kometer) - Vid kylning bildning av första atmosfären (sammmansättning mycket omstridd) - Regn började när temp föll till ~200°C (1000 gånger högre tryck) Hav bildades - Hög vulkanaktivitet, vulkanöar bildades - CO 2 konsumeras genom carbonatbildning (kalk, magnesit) Bildning av jorden

34 Magmahav (artist’s impression)

35 Bärare av livets byggstenar - asteroider –Bildas innanför snölinjen –Medförde silikater, järn, nickel –Också kol (upp till 4%) och vatten (upp till 20%) –Stora asteroidinslag kan förånga hav –Största asteroid, Ceres, förefåller olik och innehåller mycket vatten  “failed planetesimal” ? Ceres

36 Asteroidbälte

37 –Kometer bildades bakom snölinjen, består av is, sand och oxider –Innehåller betydande mängder H 2 O, C 2 O, och andra substanser i deras is, ofta samma molekyler som i interstellära moln. –Kunde har medfört H 2 O för hav och NH 3 för bildning av N 2 i luften. –Den häftigaste asteroid- och kometbombardering ägde rum för 800 miljoner år (Late Heavy Bombardment - LHB). Kometer Komet Hyakutake

38 Kometer Komet 81/P Wild2

39 Oort moln

40 Kommer jordens vatten från kometerna ? - På jorden råder en D/H förhållande av x På Mars en faktor 4 och på Venus en faktor 165 högre - Halley och Hyakutake hade 2 gånger högre D/H än jorden - På andra kometer lägre förhållande hittad - möjligtvis motsvarar D/H på ytan inte den i kärnan

41 Meteoriter Olika typer –Järnmeteoriter (enda form av ren järn på jorden, Fe, Ni) –Stenmeteoriter (två grupper) Achondriter mestadels från månen eller Mars Kondriter innehåller kondruler (små kroppar av smältad material som kristalli- seras) Kondrit Struktur av en kondrit med kondruler

42 Biomolekyler från meteoriter ? Några aminosyror hittades i Murchison meteorite Problem: Det kan ifrågasättas om biomole- kyler kan överlever UV strålningen under planetsystembildning (Ehrenfreund, 2006) Fragment av Murchison metorit Murchison

43 –Levererar samma material som kometer och asteroider –Inte så mycket kunskap om dem –Hälften av dem svävar ned ganska oförstörda till jorden (bra molekylbärare) –kommer fortfarande till jorden ~1 per m 2 dagligen Bärare av livets byggstenar - mikrometeoriter

44 Är vi alla kometskräp ? KometerISMDäggdjurBakterierElement 00<1 P 1 S 3121N C O H ISM = interstellär medium


Ladda ner ppt "Orienteringskurs Astrobiologi Del 3. Bildning av interstellära moln - Supernovor och planetnebulae emitterar materie (korn och gas) till rymden - bildar."

Liknande presentationer


Google-annonser