18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

27
18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

description

18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna. The Virial Theorem. Non-degenerate. log P. r 4/3. relativistic. M 2. M 1. r 5/3. Non-relativistic. log r. Degenerate Fermi gas. Collapse or ignition. Stellar core evolution. M

Transcript of 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Page 1: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

18-19 Settembre 2006

Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Page 2: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

The Virial Theorem

g

M

rrR

R

dMr

GMPrPdV

0

03

0

43

02 gE

UdVE

UP3

2

R

rR

drrr

GMdPr

0

32

0

3 44 2r

GM

dr

dP r

Page 3: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

log

log

P

5/3

4/3

M1

M2

Non-degenerate

Non-relativistic

relativisticCollapse or ig

nition

Stellar core evolution

5.1

3

1

0

2

0

M

Md

M

R

r

Mq

VPR

GMq

r

dMMG

rr

Mrr

g

3

2

3

442 MRMP

457.15.0

83.5 2

Che

eCh

MYif

YM

Degenerate Fermi gas

Page 4: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Stellar evolution

M<0.8 M

0.8<M/M<8

8<M/M<11

11<M/M<100

M>100 M

GyrMyr 0.5<Mf /M<1.1 CO WD

Myr Mf

=1.2-1.3 M ONeMg WD

<10 Myr Mf =1.2-2.5 M Fe (Ye0.45) collapse NS or BHfew Myr O (pair jnstability) (Ye=0.5) may or may not explode

Thermonuclear SNe Progenitors

Core Collapse SNe

Progenitors

Page 5: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Summary:

• Age of simple (stellar clusters) and complex (disk, bulge, halo) stellar populations.

• Properties of nowadays extinct stellar populations.

• Nature of barionic dark matter

• Physics of high density matter

• Amount of C/O in the He-exhausted core: hints for nuclear physics and theory of turbulent convection, as well as constraints for massive stars evolution and any type of SNe

Page 6: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

47 tuc (Zoccali et al 2001)

Page 7: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

M4 (Bedin et al. 2001)

Page 8: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

NGC 6397 (King et al. 1998)

Page 9: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Data obtained with the WFPC2 on board the HST (Hansen et al. 2002, Richer et al. 2002).

The target is a region located 5’ E of the center of M4

andhas been imaged through

the:

F606W (98 orbits x 1300 sec)F814W (148 orbits x 1300

sec)

M4: the deepest WD cooling sequence

12.70.7 Gyr.

Page 10: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Cooling sequence

Page 11: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Age from luminosity Age from luminosity functionfunctionss

Crystallization phase

Debye cooling

Convective couplingWD

cooling

Different colors > different WD masses

Page 12: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

WD Age from the CM-diagram:WD Age from the CM-diagram: Collision Induced Abortion Collision Induced Abortion (CIA) (CIA) and and the blue hockthe blue hock

Isochrones for DA WD

Page 13: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Simulated WD sequence in Simulated WD sequence in NGC639NGC6397 with ACS7 with ACS

Page 14: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

NGC 6397

Page 15: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Good match between theory and observation

Good descriptionof the high density matter behavior

Bad: only a lower limit for the age can be set: 9 Gyr

The observed WD Luminosity function

Good: smaller dependence on the distance

Page 16: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

WDs are relicts of an extinct WDs are relicts of an extinct population: progenitors mass population: progenitors mass

function: function:

Synthetic NGC 6397 13 Gyr - Salpeter mass function

Page 17: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

98% C-O core (0.5-1.1 M)

2% He mantel (<10-2 M)

0.01% H envelope (<10-4 M)

no conduction

e- highly degenerate isothermal

envelope

coreC-O ions main energy reservoirenergy reservoir

e- non-degenerate

thermal insulatorthermal insulator

DA White Dwarf

Page 18: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Thermal conductivity by degenerate electrons

From Prada Moroni & Straniero 2002

C/O Core

He-rich Mantel

Page 19: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

WD progenitorsWD progenitors

Case B no-AGB

Case B1 Post-AGB with final thermal pulse

Case B2 classical Post-AGB

Case C Post RGB

Page 20: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

4He

16O

12C

5 M

Z=0.02 Y=0.28

He-burning: the competition between He-burning: the competition between

33 ->-> 1212C and C and 1212C+C+ ->->1616O+O+

Page 21: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

Ex (keV) J

10957

10367

9847 9580

8872

7117 6917

6130

6049

0

0-

4+

2+

1-

2-

1-

2+

3-

0+

0+

1212C+C+44HeHe

2418

2685 3195

ECM (keV)

Gamow peack energies Gamow peack energies

-45

-245

1616O O level schemelevel scheme

Q = 7.162 MeV

Low Adop. high

Kunz et al 2001

5.25 7.58 10.2

Buchmann 1996

3.04 7.04 13.04

NACRE 5.44 9.11 12.8

CF88 4.74

CF85 11.3

Na<,v> (10-15 cm3mol-1s-

1) for T9=0.2

Page 22: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

White Dwarf interior: C and O profiles

12C()16

O

High rate

Low rate

Page 23: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

cooling is affected by the internal

chemical stratification

high rate

low rate

Page 24: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

4 models for convection

same nuclear reaction rates

different convective scheme

Page 25: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

WD internal composition is affected by core He burning

convection

MD

16O

Page 26: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

At the onset of the core collapse

18.145.0 Che MY

• e-+p n+e (10 MeV)

• 56Fe+ 13+4n (124 MeV)

Page 27: 18-19 Settembre 2006 Dottorato in Astronomia Università di Bologna

SNe Ia:Theoretical

Light Curves