Superster R136a1: hoe groot en hoe zwaar?

[PeterDemasure]

R136a1 is de grootste ster die men tot nu toe ontdekt heeft. Ik ben zelf een hobby-ist in sterrenkunde en zou mij graag wenden tot mensen met wat meer expertise. Je leest hier en daar via google dat de ster 265 zo groot is als de zon en 300 tot 320 keer zo zwaar is als de zon.

Eerste vraag. Wat bedoelt men met "groot" : gaat het hier over de "diameter" of het "volume". Want als men het over de diameter heeft dan is het volume 265 tot de derde maal zo groot.

Tweede vraag. Ik begrijp evenmin wat men bedoelt als men over "zwaar": gaat het hier over de inerte massa of moeten wij met (grotere) zwaartekracht van de ster rekening houden? Dezelfde interte massa weegt immers 5 keer zoveel als de zwaartekracht vijf keer zo groot is als op aarde. Gaat het gewoon om de weerstand die het lichaam vertoont als men het zou willen verplaatsen of gaat het om het gewicht dat op de weegschaal ter plaatse zou verschijnen? Ik ben wel op de hoogte dat de inerte massa en de zware massa dezelfde is. Ik wil enkel weten of met de term "zwaar" ook de grotere zwaar-tekracht in rekening neemt.

Derde vraag. Wat buiten kijf staat, is dat de massadichtheid van de ster veel groter is dan op aarde door de grotere zwaartekracht. In die zin lijkt mij de verhouding 300(tot 320) massa /265 volume te gering. Wie helpt mij verder?

Vierde vraag. Ik dacht dat de huiige modellen dat niet toestonden: dat de ster met andere woorden zou moeten invallen tot een compacte neutronenster en/of via de explosies die hieruit ontstaan een deel van haar massa afstoten. Wat is verkeerde met deze modellen en hebben de fouten binnen deze modellen een impact op theorieën als zwarte gaten en de big bang?

[ZVdP]

Volgens mij wijzen alle getallen op de verhouding van de massa van de ster ten opzichte van de zon. Dus gewoon de absolute massa van de zon, in kilogram.

Het woord 'groot' is natuurlijk wat verwarrend in deze context.

Ik vind een huidige massa van 265 zonmassa's en een oorspronkelijke massa,bij het ontstaan van de ster, van ongeveer 320 zonmassa's.

Over het volume kan ik niets vinden, buiten de afbeelding in dit artikel.

[Jan van de Velde]

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-10707416

The research shows these young stellar objects to be unbelievably bright, truly massive and also extremely wide - perhaps 30 times the radius of our Sun in the case of R136a1.

[Jan van de Velde]

Vierde vraag. Ik dacht dat de huiige modellen dat niet toestonden: dat de ster met andere woorden zou moeten invallen tot een compacte neutronenster en/of via de explosies die hieruit ontstaan een deel van haar massa afstoten. Wat is verkeerde met deze modellen en hebben de fouten binnen deze modellen een impact op theorieën als zwarte gaten en de big bang?

volgens Eddington zou ong. 150 zonsmassa's de limiet zijn, omdat de lichtkracht dan de zwaartekracht overtreft en de ster zijn materiaal wegblaast met zijn eigen fotonen.

[jkien]

De belangrijkste antwoorden zijn al gegeven. Nog wat details:

- over je tweede vraag: overal waar staat dat de ster x maal zwaarder is dan de zon gaat het om de echte massa van de ster, m. Astronomen drukken de 'zwaarte' van een ster nooit uit als het pseudogewicht m·g₀, waarin g₀ de zwaartekrachtversnelling aan het oppervlak van het hemellichaam voorstelt. (Ik heb de indruk dat je die optie overwoog, waar je de weegschaal noemde).

- over je derde vraag: ook als je hardop zegt dat iets buiten kijf staat moet je het zelf zo mogelijk narekenen. Nu je weet dat de huidige massa van de ster 265x groter is dan die van de zon, en de straal 30x groter, kun je uitrekenen wie de grootste gemiddelde dichtheid heeft. Controleer je stelling ook eens door een vergelijking van de zon en de aarde. Reken op basis van de massa en de straal uit wat de gemiddelde dichtheid van de zon is, en constateer dat die kleiner is dan die van de aarde.

[PeterDemasure]

De belangrijkste antwoorden zijn al gegeven. Nog wat details:

- over je tweede vraag: overal waar staat dat de ster x maal zwaarder is dan de zon gaat het om de echte massa van de ster, m. Astronomen drukken de 'zwaarte' van een ster nooit uit als het pseudogewicht m·g₀, waarin g₀ de zwaartekrachtversnelling aan het oppervlak van het hemellichaam voorstelt. (Ik heb de indruk dat je die optie overwoog, waar je de weegschaal noemde).

- over je derde vraag: ook als je hardop zegt dat iets buiten kijf staat moet je het zelf zo mogelijk narekenen. Nu je weet dat de huidige massa van de ster 265x groter is dan die van de zon, en de straal 30x groter, kun je uitrekenen wie de grootste gemiddelde dichtheid heeft. Controleer je stelling ook eens door een vergelijking van de zon en de aarde. Reken op basis van de massa en de straal uit wat de gemiddelde dichtheid van de zon is, en constateer dat die kleiner is dan die van de aarde.

tweede vraag: je indruk is volledig correct. Het gaat dus steeds over kg (1 kilogram) en niet om kgf (kilogramforce, zijnde 1 kilogram x 9,81m/s²) zoals men in onze tijd (anno 1976) het verschil tussen beide via eenheden uitdrukte. Dank u. Ik heb het er wel moeilijk mee dat men het in vele artikels het over "grootte" heeft terwijl het eigenlijk over "massa" gaat. Dit is toch wel erg onnauwkeurig.

derde vraag. Opmerking is terecht: eerst rekenen dan beweren. En als je niet over de cijfers beschikt, dan schrijven dat je het vermoedt en niet schrijven dat het buiten kijf staat. Sorry daarvoor.

Ik ben geen vakman en doe dus niet dagelijks zulke berekeningen. Via de formule =PRODUCT(265;MACHT(30;-3)) in excel bekom ik dat de grootste ster 0,9815% heeft van de massadichtheid van de zon. ik zie twee redenen voor het wel grote verschil. Eén. Een rekenfout. Twee: de massadichtheid is wellicht in de kern veel groter maar door de vele krachtiger kernfusies gaat de ster veel meer opzwellen.

Wat de aarde en de zon betreft. Via google heb ik een diameter voor de aarde en de zon van resp 12.756,274 km en 1.392.000 km en een massa van 5,97242E24 kg resp. 1,989E30 kg. Via de excelformule PRODUCT(1,989E+30;MACHT(1392000;-3);MACHT(5,9742E+24;-1);MACHT(12756,274;3)) bekom ik onmiddellijk dat de massadichtheid van de zon een vierde is of 25,62% is van deze van de aarde. Via de formule PRODUCT(5,9742E+27;MACHT(PRODUCT(1/6;MACHT(PRODUCT(12756,274;100000);3);PI());-1)) bekom ik een massadicht van 5,4968 gram/cm³ voor de aarde. Voor de zon is dat PRODUCT(1,989E+33;MACHT(PRODUCT(1/6;MACHT(PRODUCT(1392000;100000);3);PI());-1)) = 1,4084 gram/cm³ . Opnieuw is de verhouding 1,4084 gram/cm³ / 5,4968 gram/cm³ of 25,62%. Goed zo?

[jkien]

Ik heb het er wel moeilijk mee dat men het in vele artikels het over "grootte" heeft terwijl het eigenlijk over "massa" gaat. Dit is toch wel erg onnauwkeurig.

Misschien hangt het af van het soort bericht. Bij sommige nieuwsberichten zie ik dat de kop spreekt over de "biggest star", en dat het artikel zelf spreekt over "heaviest star" of "most massive star". Bij een nieuwsbericht vind ik zo een kop wel acceptabel, terwijl het bij een wetenschappelijk artikel fout zou zijn.

Via de formule =PRODUCT(265;MACHT(30;-3)) in excel bekom ik dat de grootste ster 0,9815% heeft van de massadichtheid van de zon. ik zie twee redenen voor het wel grote verschil. Eén. Een rekenfout. Twee: de massadichtheid is wellicht in de kern veel groter maar door de vele krachtiger kernfusies gaat de ster veel meer opzwellen.

Je berekening klopt, de gemiddelde dichtheid van die superster is 100x kleiner dan die van de zon. Inderdaad is de dichtheid in de kern van een ster veel groter dan zijn gemiddelde dichtheid, en zwelt de ster op door de stralingsdruk.

(In Excel zou ik die formule voor de leesbaarheid schrijven als =265/(30^3), maar het resultaat blijft natuurlijk hetzelfde)

... Via de excelformule PRODUCT(1,989E+30;MACHT(1392000;-3);MACHT(5,9742E+24;-1);MACHT(12756,274;3)) bekom ik onmiddellijk dat de massadichtheid van de zon een vierde is of 25,62% is van deze van de aarde. Via de formule PRODUCT(5,9742E+27;MACHT(PRODUCT(1/6;MACHT(PRODUCT(12756,274;100000);3);PI());-1)) bekom ik een massadicht van 5,4968 gram/cm³ voor de aarde. Voor de zon is dat PRODUCT(1,989E+33;MACHT(PRODUCT(1/6;MACHT(PRODUCT(1392000;100000);3);PI());-1)) = 1,4084 gram/cm³ . Opnieuw is de verhouding 1,4084 gram/cm³ / 5,4968 gram/cm³ of 25,62%. Goed zo?

Klopt helemaal, de zon is zwaarder dan de aarde, maar zijn gemiddelde dichtheid is toch kleiner dan die van de aarde.

Als je een zonsondergang boven zee ziet is het een aardige vraag of de zon zou drijven of zinken. Vanwege zijn dichtheid van 1,4 gram/cm³ wordt het zinken.