Halo around Sun



Lecture on Einstein Telescope UHasselt

Together with my collegue Walter and 400 others, we attended a lecture on the Einstein Telescope (ET) at UHasselt. The lecture was organized by EOS, UHasselt and FWO. Information about the ET was provided by Prof. Alexander Sevrin (VUBrussels) and Prof. Nick Van Remortel (UAntwerpen). The debat was lead by Flanders ET projectleader Hans Plets.

Selfie with Prof. Alexander Sevrin (VUBrussels)

The Einstein Telescope is an advanced gravitational-wave observatory, currently in the planning stage. The border region of the Netherlands, Belgium and Germany, known as the Euregio Meusse-Rhine, is an ideal location. This is because of its tranquillity, stable ground and strong ecosystem of scientific institutions and high-tech companies.

For more information see the offical website of the Einstein Telescope 

The Einstein Telescope will be more sensitive then the current LIGO, VIRGO or KAGRA and will be the most sensitive instrument ever build. Some key differences that will boost sensitivity :

- the observatory will be build 200-300m underground to prevent any "noise and vibrations"

- the whole system will have a length of 10km (triangle shape) which is be much bigger then LIGO(4km) or VIRGO and KARGO both 3km

- the mirrors will be fully cooled up to -200°C and made of crystalline Silicon which will reflect the infrared laserbeams. 

ATT Essen 2023

ATT Essen (May 13, 2023) was again a great succes with a lot people. Lot's of material, learnings, discussion and of course some good fun! Thx to Walter & Jean-Claude. 

Jean-Claude, Walter with Baader Dados set up

Jean-Claude, Pascal, Walter and Philippe (MIRA)

Pascal, Jean Claude and Walter

Pascal and Walter with 50cm RC in the background

Long waiting row at arrival

Lecture by Ulrich von Kusserow @ATT Essen

 

Selfie with Ulrich von Kusserow

Last Saturday, May 13, 2023, Ulrich von Kusserow gave again a great and interesting lecture at the ATT fair in Essen (D). Ulrich explained how magnetic processes could be responsable for the formation of solarsystems. With the use of detailed slides, animations and fantastic graphics the lecture was a learning experience.
And again, Ulrich was supportive for a selfie :)

See Ulrich's website via this link.

Halo around the Sun

Yesterday, May 6th, around noon time, halo's could be observed around the Sun. Due to clouds most of the halo's were partial but I could capture some 360° halo's.

Picture was taken with iPhone 11.

Pulsatie van klassieke Cepheiden

Mijn zoektocht naar de fysica van pulserende sterren met in’t bijzonder de pulsatie van klassieke cepheiden (d Cephei).

In normale omstandigheden zijn sterren stabiel. De ster is in evenwicht door enerzijds de zwaartekracht en de uitgaande kracht veroorzaakt door de druk van het hete gas. Als de ster zou samentrekken zal dit worden tegengewerkt doordat de temperatuur en de druk in de kern wordt verhoogd en de energie door fusiereactie zal toenemen. Dit is gekend als het e-mechanisme. Anderzijds, als de ster zou uitzetten dan daalt de temperatuur, de dichtheid en de druk in de kern en zal ze terug in evenwicht worden gebracht door de zwaartekracht. Zowel het samentrekken als het uitzetten van de ster(kern) leidt door wrijving niet tot kinetische energie en geeft daarom geen aanleiding tot pulsatie⁽¹⁾ .

Opdat een ster zal pulseren zal afhangen van een mechanisme dat systematisch stralingsenergie omzet in kinetische energie en daarbij groter is dan de wrijvingskracht. Dat mechanisme bestaat en is gekend als het k-mechanisme.

We hebben eerder gezien dat als een ster samentrekt, de dichtheid en de temperatuur in de ster toeneemt.  In sterren met een oppervlaktetemperatuur tussen 6000K-8000K zijn er onder de fotosfeer partiële ionisatie zones aanwezig. In deze zones zijn onder meer waterstof (H) en helium (He) geïoniseerd. In de partiële He zone is het He éénmaal geïoniseerd tot He⁺ en deze laag is vrij transparant. Als de temperatuur in deze partiële He zone toeneemt wordt het He⁺ geïoniseerd tot He²⁺.  Deze laag is eerder opaak in vergelijking met de He⁺ - laag. De partiële He²⁺ zone houdt dus de energie tegen met als gevolg dat de ster druk begint op te bouwen en uit zal zetten.  De partiële He²⁺ zone zal mee in de richting naar het oppervlakte verplaatsen waar de temperatuur en de dichtheid lager is. Dit zal ertoe leiden dat He²⁺opnieuw een elektron zal vangen (recombinatie) om He⁺ te vormen.  Zoals we gezien hebben is de He⁺- laag transparant waardoor de vrijgekomen energie afkomstig van de recombinatie naar He⁺ zal worden vrijgelaten.  De energie zal hierdoor aan de omliggende (buiten)lagen worden overgedragen waardoor niet alleen de temperatuur snel zal oplopen maar ook de ster veel helderder wordt. Het energieverlies in de He⁺-laag zorgt ervoor dat de druk daalt en de ster terug zal samentrekken. De partiële He⁺ zone verplaatst zich terug in de richting van de kern, wordt opgewarmd en de dichtheid en temperatuur stijgt opnieuw. Opnieuw zal het He⁺ worden geïoniseerd tot He²⁺ en zal er energie in deze laag worden opgeslagen. En alles begint opnieuw.

De pulsatie wordt gedreven in de buitenlagen van de ster, net onder de fotosfeer. Dit is geweten omdat ionisatie van He⁺ naar He²⁺ gebeurt bij temperaturen van 40.000K. Deze temperatuur is hoger dan de temperatuur van de fotosfeer maar wel veel lager dan de temperatuur van 2miljoen K aan de convectiegrens (overgang van de stralingszone naar de convectiezone).

Wanneer we de grafieken⁽¹⁾ van helderheid, temperatuur en diameter van de ster nader bestuderen dan valt het op dat de helderheid van de ster het grootst is nadat de diameter van de ster het kleinst was.  Uit berekeningen blijkt dat de ster het helderste is wanneer de partiële waterstof ionisatie zone zich het dichtst bij het oppervlakte bevindt. Dit wordt verklaard doordat de invallende energie, afkomstig van de partiële He⁽¹⁾ zone, aan de basis van de partiële waterstof ionisatie zone overeenkomt met het tijdstip dat de diameter van de ster het kleinst is. Ogenblikkelijk erna wordt deze partiële waterstof ionisatie zone naar buiten toe geduwd samen met de energie. Het tijdsverschil tussen het moment van kleinste sterdiameter en het helderste moment is gekend als fasevertraging (phase lag). Volgens Percy^(b) vindt het tijdstip van de maximum helderheid plaats 0,25T (T = pulsatieperiode) na het bereiken van de minimum diameter van de ster.

Ik wil nog meegeven dat de energie voor de lichtsterkte (L) wordt gedreven door de temperatuur (T) eerder dan de oppervlaktevergroting (A) door de uitzetting van de ster. Dit kunnen we uitleggen door gebruik te maken van de Stefan-Boltzmann stralingswet L~AT⁴. Als we als voorbeeld aannemen dat bij pulsatie de temperatuur stijgt van 5500K naar 6600K en de ster 15% uitzet^(d) dan zorgt de temperatuurstijging voor een toename van de lichtsterkte met 107%. De stervergroting (4πR²) heeft een slechts aandeel in lichtsterkte van 32%.

 

Bronnen:

(1)    Figuur 14.10 blz 493 van a)

(2)    Figuur 6.6 blz 148 van b)

a)    An Introduction to Modern Astrophysics, B.W. Carroll, D.A. Ostlie, Cambridge University Press, 2021

b)      Understanding Variable Stars, John R. Percy, Cambridge University Press, 2007

c)    Chapter 24 (19 video’s) of Variable Stars on youtube channel Ilectureonline van Michel Van Biezen https://www.youtube.com/@MichelvanBiezen/playlists

d)     http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Astro/cepheid.html

 

----------------------------

An introduction to Astrophysics

A really good book for astronomy is "An Introduction to Modern Astrophysics". It's written by Bradley Carroll and Dale Ostlie. I bought the second edtion from 2021 and it's published by Cambridge University Press. The textbook has 30 chapters explaining all aspects of Astrophysics and each chapters has a problem section.

To find the solutions of the problems see :

* solution manual https://gradespush.com/shop/introduction-to-modern-astrophysics-2nd-edition-carroll-solutions-manual/

* solutions web https://www.studocu.com/en-us/document/university-of-north-texas/introduction-to-modern-astrophysics/solutions-manual/36337867