Existence superobřích diamantů M. Benc

Motivace -A. C. Clarke – Vesmírná odyssea -Je možná existence takovéhoto diamantu v nitru Jupitera? -Je možná i v jiných vesmírných tělesech (planetách, hvězdách)?

Obsah prezentace -podmínky pro vznik diamantu -struktura nitra Jupitera -struktura nitra ostatních planet -struktura nitra hvězd -srovnání výsledků

Vznik diamantu -uhlíkový krystal s velmi složitou strukturou -krystalizuje při velmi vysokých tlacích -hranice oceánských tektonických desek -čedič -> eklogit -vznikají ale i v oblastech pod kontinentálními deskami

Vnitřní sktruktura Jupitera -do nedávna málo poznatků (vesmírné mise) -výpočty vztahů tlaku, teploty a hustoty pro různé prvky a sloučeniny (vodík, helium, voda, amoniak, metan,...) -následné vložení do modelů

-Jupiter je složen hlavně z H a He -z plynného vodíku je pouze 0.01% hmoty Jupitera (ρ>0.01 g.cm 3 kapalné skupenství ) -s přibližováním k jádru -> zvyšování tlaku a teploty -> horká, hustá ionizovaná kapalina (silné iontové párování, el. degenerace)

-experimentální data (pro H) jsou velmi dobrá pro tlak pod 25 GPa a hustotu menší než 0.3 g.cm 3 -pro vyšší hodnoty je třeba použít teoretické výpočty – existuje několik verzí (např. SCVH-I-04, Sesame-K04, LM-REOS)

-dle těchto výpočtů je možné vytvořit model Jupitera -převážne z H a He, obsah těžších prvků je zatím nepřesný (2-37 M ⊕ ) -možná existence jádra (led, horniny; 0-18 M ⊕ ) -kovový vodík ve vnitřních vrstvách (11-37 M ⊕ ) výrazně posiluje magnetické pole

Ostatní planety naší soustavy -Saturn je složením velmi podobný Jupiteru -nižší hustota (nejnižší ze všech planet) -> nižší teplota a tlak -také kovová vodíková slupka

Uran a Neptun -známí jako „ledoví obři“ -nejsou však tvořeny jen z ledu – skládají se ze tří vrstev: kamenné jádro, vrstva vody (amoniaku a methanu) a H/He vrstva -jsou zde přítomny i těžší prvky (1-2% C v obou, CO a HCN v Neptunu)

Vnitřní složení hvězd -na počátku vývoje – převážně z H -H syntetizuje na He v jádře -poté se zapálí H ve slupce okolo jádra a začne hořet He v jádře a tak dále -syntéza pokračuje až k Fe (pro další syntézu je potřeba dodávat E – není odkud) -syntéza některých hvězd se zastaví již dříve (kvůli nedostatečné hmotnosti)

Zánik hvězd -tři možnosti ( M 25M s - černá díra) -8 M s : -nejprve přeměna H na He -poté „3 alfa proces“ -vznik velkého množství C a O -kolaps hvězdy - vznik planetární mlhoviny a bílého trpaslíka

Bílí trpaslík -čtyři vrstvy: atmosféra, H obal, He obal, C-O jádro -postupné chladnutí -podle poměru C a O v jádře – krystalizace těchto prvků -při dosažení dostatečně nízké teploty (při p=20 GPa T=4000K) -> -> tvorba diamantového jádra

Shrnutí -existence superobřího diamantu v jádru Jupitera (Saturna) není jasná (Juno?) -existence tohoto diamantu v Uranu či Neptunu již byla vyvrácena (s nejvyšší pravděpodobností) -možnost existence diamantu v jádru bílých trpaslíků byla potvrzena -další vesmírná tělesa budou předmětem mých příštích zkoumání

BPM 37093

Poděkování -Ing. Vojtěchu Svobodovi, CSc. za umožnění projektu

Reference -J. J. Fortney, N. Nettelmann, The Interior Structure, Composition, and Evolution of Giant Planets, Springer Science+Business Media B.V Mgr. Kalista Jakub, Bílí trpaslíci, stadiahttp://hvezdy.astro.cz/stadia/799-zaverecna- stadia -American Museum of Natural History, -R. Mochkovitch, Freezing of carbon-oxygen white dwarf, Institute d´ Astrophysique, unknown, -Stephen Cauchi, biggest diamond inthe world,