Diamantes no Céu? Kepler Oliveira, UFRGS Antonio Kanaan, UFRGS-UFSC

Apresentação em tema: "Diamantes no Céu? Kepler Oliveira, UFRGS Antonio Kanaan, UFRGS-UFSC"— Transcrição da apresentação:

1 Diamantes no Céu? Kepler Oliveira, UFRGS Antonio Kanaan, UFRGS-UFSC
Odilon Giovannini , UFRGS-UCS Don Winget, Texas

2 Sirius e Anã Branca

3 Anãs Brancas Pulsantes
Estrutura interna das estrelas Taxa de esfriamento das estrelas Idade das estrelas mais velhas da Galáxia -> Idade do Universo Taxa de Expansão do Universo pela velocidade das galáxias Cúmulos Globulares Decaimento Radiativo Esfriamento das Anãs Brancas Distância às Supernovas Tipo 1

4 Mapa do tesouro 17 anos luz (40 quatriliões de km) a leste do Cruzeiro do Sul, na constelação do Centauro. Mais detalhes por uma pequena taxa, ou adquirindo ações de nossa companhia de mineração!

5 Sismologia Luigi Palmieri ( ), italiano, estudou a passagem das ondas em areia, determinando a velocidade de 825 pés/s e em granito sólido, 1665 pés/s, além de outros materiais e propôs o uso da palavra sismologia. Velocidade do som: Ar m/s Chumbo 1230 m/s Água m/s Ferro m/s

6 Sismologia na Terra Terremoto em Kamchatka 1952
Além do período de 44,3 min novo período de 101 min

7 Atermen et al. (Weizman Inst.)1959
núcleo denso: 18 g/cm3! r(g/cm3) centro superf. R

8 Evolução Estelar Massa < 10 Msol : Anã branca
10 Msol < Massa < 25 Msol : Estrela de Neutrons Massa > 25 Msol : Buraco Negro

9

10 Nebulosas Planetárias observadas pelo Telescópio Espacial

11 Brilho e Temperatura Diagrama H-R

12 Anãs Brancas esfriam e pulsam

13 Estrelas Anãs Brancas Pulsantes
DAV - Teff = K ~ 32+10 17 anos luz de distância (40 quatrilhões de km)

14 Observações: telescópio de 1,6 m Laboratório Nacional de Astrofísica
Brasópolis, MG

15 Telescópio

16 Brilho Muda com o Tempo

17 Pulsações … Sismologia

18 Amplitude no interior

19 B r i l h o Tempo (dias)

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21 PG1159-035: 101 pulsações detectadas
Massa total : (0,59 +/- 0,01) M Sol Luminosidade -> distância Massa das camadas superficiais

22 Mudança do período com o tempo
José Eduardo da Costa

23 Mas o período aumenta com o tempo!

24 BPM Diamante no Céu? 2 o = 12 x 10’ 10’

25 Distribuição de Massa

26 Determinação da Massa 0,6 MSol Espectro IUE Espectro Ótico
Teff = K Massa = 1,1 Msol 0,6 MSol

27 A mais massiva das variáveis

28

29 Transição de fase para cristal
1975 A parte pontilhada corresponde a P(líquido quântico)/P(gás ideal) > 1. Efeitos quânticos iônicos são importantes à direita desta linha (q=1).

30 Parâmetro de Coulomb Energia livre do líquido:
FL(xi,r,T)=Fiideal+ Fiexcesso+ Fiquantum+Feideal +Fex +Fie Energia livre do sólido: FS(xi,r,T)=Fitérmico+ Fiinharmômico+ FiMadelung+Feideal +Fex

31 Cristalizada?

32 Calor Específico log r =7,5 Líquido q TCristal CV/Nk Cristal log T(K)

33 Diagrama de Fase - C/O Fração do Elemento na Fase

34 Cristalização O C

35 Spindle?

36 Região de formação da pulsação
He/H O/C C/He centro superfície

37 Pulsações detectadas na descoberta

38 Brasil Chile Austrália Nova Zelândia África do Sul

39 Whole Earth Telescope Beijing

40 Curva de Luz

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43 Pulsações Presentes

44 Períodos em segundos 637 565 548 633 582 563 614 601

45 Sismologia: Comparação com Modelos

46 Modelos evolucionários

47 Cristalizado ou não? Fluído Sólido superfície núcleo

48 Variação dos períodos com cristalização

49 Distribuição de Períodos

50 Super-Diamante? BPM37093 Diamante Cristal C Cristal C BCC FCC
0,01A entre núcleons todos elétrons livres (degenerados) T = 7 milhões K P = 5x1018 atm r = 36 Ton/cm3 Eíons > 2kT (quântico) cristal quântico metálico Diamante Cristal C FCC 3,08A entre átomos 2 elétrons partilhados T < 8000 K 10 mil atm < P < 1,2x108 atm o o Pressão (Mbar)

51 Cristal Quântico? Wl(q) = freqüência angular dos fonons da rede
O deslocamento médio dos núcleons vibrando ao redor dos sítios da rede é determinado pela energia mínima quântica, e não pela temperatura, e portanto trata-se de um cristal quântico. Chabrier et al (1992)Nature,360,L48

52 Separação dos elementos!
Z1/Z2=0,55 Z1/Z2=0,70 Z1/Z2=0,75 Dependendo da razão das cargas, pode haver separação ou não!

53 Phase Transition Eutectic Azeotropic Spindle
Imissible (total phase separation) Same rate o chemicals after transition Mixed but more O than C

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55 Liberação do calor latente e separação de fases
Transição de fase de primeira ordem liberação de calor latente

56 Retardo causado pela separação

57 Taxa de reação nuclear s [C12(a,g)O16(a,g)Ne20(a,g)Mg24(a,g)]
Quantidade de 22 Ne depende principalmente de s [C12(a,g)O16(a,g)Ne20(a,g)Mg24(a,g)] Reação não ressonante T > 108 K e r > g/cm3 Incerteza no cálculo da taxa de 50%!

58 Identificação das pulsações com o HST

59 Amplitude no UV

60 Ultravioleta: Telescópio Espacial Hubble

61 G160 L FOS HST

62 HST Faint Object Spectrograph

63 HST Faint Object Spectrograph

64 Relógio Ótico mais preciso conhecido
G117-B15A

65 G117-B15A

66 O relógio mais estável conhecido
Atrasa 1 s a cada 10 milhões de anos!

67 Função Luminosidade e a Idade da Galáxia
t = 9 +/- 2 Gano: e o calor latente de cristalização?

68 HST: Galáxias formaram-se 1 Gano depois do Big-Bang

69 Idade do Universo t = (12 +/- 2) Ganos.
Se houver separação de elementos, principalmente 22 Ne, idade + 0,5Ganos: t = (12 +/- 2) Ganos.

70 Constante Cosmológica L
Boomerang e SNI indicam L>0 Universo em aceleração Energia do vácuo positiva Expansão eterna

71 Idade do Universo Idade = (11,5 + 2,7) Bilhões de anos
Idade Universo = Idade Disco + Halo + Formação da Galáxia 9 + 2 1,5 + 1,5 1 + 1 bilhão de anos Idade = (11,5 + 2,7) Bilhões de anos < 14,6 bilhões de anos com 97,7% confiança 1 ano-luz=9,4 trilhões de km

72 Anãs Brancas no Cúmulo Globular M4
Abril 2002 – 8 dias de exposição com HST Idade= Ganos

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74 Idade do Universo em 2002 Enquanto há 10 anos somente as anãs brancas
indicavam idades menores que 15 bilhões de anos: Taxa de Expansão do Universo - Idade: 1/H = (12 + 1) Ganos Cúmulos Globulares - Idade: (13,2 + 1,5) Ganos Decaimento Radiativo - Idade: (12,5 + 3) Ganos Esfriamento das Anãs Brancas - Idade: (12,7 + 0,7) Ganos Distância às Supernovas Tipo 1-Idade: (0.63/h)Gyr, NGC6903 SN1987A CenA

75 geometria é euclidiana
Universo plano mas em 3D! geometria é euclidiana

76 Detecção de Planetas Extrasolares
Velocidade radial da estrela em torno do centro de massa

77 Planetas Extrasolares

78 Distribuição de Massa

79 Anãs Brancas

80 215s 304s 304s 271s 304s 271s 107.6s

81 Estáveis? Escala de tempo = 2,3 Ganos
Pulsares com dP/dt = s/s têm escala de 0,1 Gano, mas o pulsar PSR B , com P=5,3 ms e dP/dt=1,8x10-20 s/s tem escala de 9,5 Ganos.

82 Por que os períodos mudam?
R = 9,6 x 108 cm, dR/dt = 1 cm/ano Tnúcleo=12 milhões K, dT/dt = 0,05 K/ano DAV Esfriamento domina!

83 (O-C)

84 Júpiter em volta? P=11,86 anos, a=5,2 UA

85 Saturno em volta? P=29,46 anos, a=9,5 UA

86 Novos telescópios para o Brasil
Gemini: 2 telescópios de 8m (2,5%) Mauna Kea: Havaí 1999 Cerro Pachon: Chile 2000

87 Interior do Gemini

88 30% de um telescópio de 4 metros
SOAR 30% de um telescópio de 4 metros

89 SOAR

90 SOAR

91 Espelho e ótica ativa ainda em construção

92 Espelho está com imperfeições de 0.1mm e deve chegar a 0.01mm

93 That’s all folks!