Similar presentations:
Закономерности в мире звёзд. Классификация звёзд. Эволюция звёзд
1.
Закономерности вмире звёзд.
Классификация звёзд.
Эволюция звёзд.
2. Звезда — массивный газовый шар, излучающий свет и удерживаемый силами собственной гравитации и внутренним давлением, в недрах
которого происходят (или происходили ранее)реакции термоядерного синтеза.
Характеристики звёзд:
Абсолютная звездная величина (М) – это видимая
звездная величина, которую имела бы звезда, если бы
находилась от нас на стандартном расстоянии
D0=10пк.
Яркость - это характеристика излучательной или
отражательной способности поверхности небесных
тел.
3.
Характеристики звёзд:Если две звезды имеют одинаковую светимость, то звезда,
которая находится дальше от нас, имеет меньшую видимую
яркость.
Сравнивать звезды по светимости можно лишь в том случае, если
рассчитать их видимую яркость (звездную величину) для одного и
того же стандартного расстояния. Таким расстоянием в астрономии
принято считать 10пк.
Разность в 5 звездных величин соответствует различию яркости
ровно в 100раз.
Чем ярче источник, тем его видимая звездная величина считается
меньшей. В общем случае отношение видимой яркости двух любых
звезд I1:I2 связано с разностью их видимых звездных величин m1 и
m2 простым соотношением: I1:I2=2,512m1-m2.
4. Характеристики звёзд:
5. Спектральная классификация звезд
Согласно принятым стандартам классификация звезд по цвету предполагаетделение на 7 типов каждый из которых делится на 10 подклассов от 0 до 9.
Дополнительные классы:
Q - спектральные классы новых (молодых) звёзд;
P — классы спектров планетарных туманностей;
W (тип Вольфа-Райе) - спектры очень горячих звёзд, Т→100 тыс. К.
6. Диаграмма спектр-светимость (Герцшпрунга-Рассела)
Главнаяпоследовательность
— область на
диаграмме,
содержащая звёзды,
источником энергии
которых является
термоядерная
реакция синтеза
гелия из водорода.
Положение на ГП
определяется массой
звезды — менее
массивные звезды
лежат внизу, а
наиболее массивные
в самом верху ГП.
7. Массы звёзд:
Масса — главная звездная характеристика.По ней астрономы могут точно сказать о возрасте звезды и дальнейшей ее
судьбе. Более того, массивность определяет силу гравитационного сжатия
светила — главного условия для того, чтобы ядро звезды «загорелось» в
термоядерной реакции и начало излучать свет.
Двойные звёзды - это близко расположенные пары звёзд.
Различают: оптические двойные и физические двойные.
Физические двойные звёзды (в зависимости от способа их наблюдения)
принято делить на классы: визуально-двойные, затменно-двойные,
спектрально-двойные, астрономически-двойные.
Наблюдения за двойными звёздами и оценка их масс для различных
типов показали, что массы звёзд колеблются в пределах 0,03—60
масс Солнца.
8.
Эволюция звёзд:9.
На звездном небе наряду со звездамиимеются облака , состоящие
из частиц газа и пыли ( водорода ).
Некоторые из них настолько плотные , что
начинают сжиматься под действием сил
гравитационного притяжения и переходят в
протозвезду. Когда температура в недрах
протозвезды достигнет 10млн градусов ,
начинается термоядерная реакция превращения
водорода в гелий, при этом протозвезда
превращается в излучающую свет обычную
звезду.
ПРОТОЗВЕЗДА – это сжатый газ, который
нагревшись излучает инфракрасные лучи. Протозвезда
свет не излучает , излучает только тепловые лучи.
ЗВЕЗДА – это массивное светящийся тело, состоящее
из газов, внутри которого постоянно происходят
термоядерные реакции, выделяющие энергию.
Последующие стадии эволюции звезды почти полностью зависят от её массы, и
лишь в самом конце эволюции звезды свою роль может сыграть ее химический
состав.
10.
Внутренне строение звезды:11.
Весь водород в ходе термоядерной реакции превращаетсяв гелий, образуется гелиевый слой. Если температура в
гелиевом слое меньше 100млн Кельвинов , дальнейшая
термоядерная реакция превращения ядер гелия в ядра
азота и углерода не происходит , термоядерная реакция
происходит не в центре звезды , а только в водородном
слое , прилегающем к гелиевому слою , при этом
температура внутри звезды постепенно увеличивается .
Когда температура достигает 100млн Кельвинов
начинается термоядерная реакция в гелиевом ядре , при
этом ядра гелия превращаются в ядра углерода , азота и
кислорода.
Светимость и размеры звезды намного увеличиваются ,
обычная звезда становится красным гигантом или
сверхгигантом , при этом внешняя оболочка звезды
очень сильно раздувается.
12.
Коричневый карлик - это тип звёзд, которые наизлучение тратят больше энергии, чем получают в
результате ядерной реакции. Их температура около 300-500
градусов.
Их судьба — это постоянное сжатие, пока давление
вырожденного газа не остановит его, и, затем, постепенное
остывание с прекращением всех начавшихся ядерных
реакций.
13.
Красный гигант (сверхгигант)- тип звёзд, имеющих относительно низкую температуру
(3-5 тысяч градусов), но при этом обладающие огромной
светимостью.
14.
Взрыв Красного гиганта15.
В конце своей жизни раздувшаясяоболочка красного гиганта c массой,
не больше 1,2 массы Солнца , слабо
притягивается к ядру , отрывается от
ядра и превращается в планетарную
туманность. Остается только ядро
звезды, которая называется белым
карликом.
Белый карлик – компактные проэвалюционировавшие звёзды
с массами, сравнимыми или большими, чем масса Солнца, но с
радиусами в 100 раз меньшими, лишённые собственных
источников термоядерной энергии (сверхплотное ядро
красного гиганта , состоящее из Не2 , N2 , O2 , C2 и Fe2).
Белый карлик сильно сжат. Радиус его составляет примерно 5000 км, при этом
плотность его составляет около 4×106 г/см3, то есть весит такое вещество в четыре
миллиона больше, чем вода на Земле. Температура на его поверхности – 10 000К.
Белый карлик очень медленно остывает и остаётся существовать вплоть до
скончания мира.
16.
Сверхновые - это звёзды, которыезакачивают свой цикл взрывным
процессом.
Если в спектре такой вспышки присутствуют линии водорода - это
Сверхновая 2 типа, если нет - 1 типа.
Новые - это Сверхновые, вспышка которых гораздо слабее не такая яркая, и выделяет не так много энергии.
Гиперновые - это очень большие Сверхновые.
Гиперновые - это очень большие и тяжёлые звёзды (более 100 масс
Солнца), оканчивающие свою эволюцию взрывом.
17.
В ходе термоядерных реакций, протекающих в недрах звезды cмассой , равной 2M©, H2 превращается в He. После того как
значительная часть водорода превратится в гелий, температура в
её центре возрастает. При увеличении температуры примерно
до 200 млн. К ядерным горючим становится He, который затем
превращается в O2 и Ne. Температуры в центре звезды
постепенно увеличивается до до 300 млн. К. Но даже при столь
высоких температурах O2 и Ne вполне устойчивы и не вступают в
термоядерную реакцию. Однако через некоторое время
температура удваивается, теперь она уже равняется 600 млн. К.
И тогда ядерным топливом становится Ne, который в ходе
термоядерной реакции превращается в Mg и Si. Образование
Mg сопровождается выходом свободных нейтронов. Свободные
нейтроны, вступая в реакцию с этими металлами, создают
атомы более тяжёлых металлов - вплоть до U293 - самого
тяжёлого из природных элементов.
18.
Но вот израсходован весь неон в ядре. Ядро начинаетсжиматься, и снова сжатие сопровождается ростом
температуры. Наступает следующий этап, когда каждые
два атома кислорода, соединяясь, порождают атом
кремния и атом гелия. Атомы кремния, соединяясь
попарно, образуют атомы никеля, которые вскоре
превращаются в атомы железа. В ядерные реакции,
сопровождающиеся возникновением новых химических
элементов, вступают не только нейтроны, но также
протоны и атомы гелия. Появляются такие элементы,
как сера, алюминий, кальций, аргон, фосфор, хлор,
калий. При температурах 2-5 млрд. К рождаются титан,
ванадий, хром, железо, кобальт, цинк, и др., всего в
ходе термоядерных реакций на звездах образуется до
30 химических элементов.
19.
На последних стадиях своей жизни такие звезды становятся неустойчивыми , онивзрываются как сверхновые звезды . При этом в межзвездную среду выбрасываются
все тяжелые элементы , которые образовались внутри звезд во время термоядерных
реакций. Затем звезда в результате сжатия превращается в сверхплотный шар
радиусом в несколько километров. При это плотность становится настолько большой ,
что протоны и электроны соединяются друг с другом и превращаются в нейтроны –
образуется нейтронная звезда.
Более тяжелые звезды , масса которых в 8 -10 раз больше массы Солнца , в результате
неограниченного сжатия превращается в черную дыру.
Нейтронные звёзды - это тип
звёзд, сжатие Ядра которых не
прекращается до тех пор, пока
практически все частицы не
превратятся в нейтроны.
20.
Нейтронная звездаПульсары – вращающиеся
нейтронные звезды
21.
Черные дырыСогласно нашим нынешним представлениям об эволюции
звезд, когда звезда с массой, превышающей примерно 30 масс
Солнца, гибнет со вспышкой сверхновой, внешняя ее оболочка
разлетается, а внутренние слои стремительно обрушиваются к
центру и образуют черную дыру на месте израсходовавшей
запасы топлива звезды. Изолированную в межзвездном
пространстве черную дыру такого происхождения выявить
практически невозможно, поскольку она находится в
разреженном вакууме и никак не проявляет себя в плане
гравитационных взаимодействий. Однако, если такая дыра
входила в состав двойной звездной системы (две горячих
звезды, обращающихся по орбите вокруг их центра масс),
черная дыра будет по-прежнему оказывать гравитационное
воздействие на парную ей звезду.
В двойной системе с черной дырой вещество «живой» звезды будет неизбежно «перетекать» в
направлении черной дыры. При подходе к роковой границе, засасываемое в воронку черной
дыры вещество будет неизбежно уплотняться и разогреваться в силу учащения соударений
между поглощаемыми дырой частицами, пока не разогреется до энергий излучения волн в
рентгеновском диапазоне . Астрономы могут измерить периодичность изменения интенсивности
рентгеновского излучения такого рода и вычислить, сопоставив ее с другими доступными
данными, примерную массу объекта, «перетягивающего» на себя материю. Если масса объекта
превышает предел Чандрасекара (1,4 массы Солнца), этот объект не может являться белым
карликом, в которого суждено выродиться нашему светилу. В большинстве выявленных
случаев наблюдения подобных двойных рентгеновских звезд массивным объектом является
нейтронная звезда. Однако насчитано уже более десятка случаев, когда единственным
разумным объяснением является присутствие в двойной звездной системе черной дыры.
22.
Черная дыра- область пространства-времени,
гравитационное притяжение
которой настолько велико, что
покинуть её не могут даже
объекты, движущиеся со скоростью
света, в том числе кванты самого
света.
Поглощение звезды черной дырой
( компьютерная модель)
23.
К взрыву готовится Бетельгейзе (c араб. «Дом Близнеца») –красный сверхгигант созвездия Ориона. Одна из крупнейших среди
известных астрономам звезд. Если ее поместить вместо Солнца,
то при минимальном размере она заполнила бы орбиту Марса, а
при максимальном - достигала бы орбиты Юпитера. Объем
Бетельгейзе почти в 160 млн. раз больше солнечного. И она одна
из самых ярких – ее светимость в 14 000 раз больше солнечной.
Возраст ее – всего, по космическим меркам, около 10 миллионов
лет.И вот этот раскаленный гигантский космический
«чернобыль» уже находится на грани взрыва. Красный гигант уже
начал агонизировать и уменьшаться в размерах. За время
наблюдения с 1993 по 2009 год диаметр звезды уменьшился на 15
%, а сейчас она просто сжимается на глазах.
Астрономы НАСА обещают, что при чудовищном взрыве яркость
звезды увеличится в тысячи раз. Но из-за дальнего расстояния 430 световых лет от нас – катастрофа никак не затронет нашу
планету. А итогом взрыва станет образование сверхновой звезды
24.
Как будет выглядеть это редчайшее событие с земли?Внезапно в небе вспыхнет очень яркая звезда. Продлится подобное
космическое шоу около 6 недель, что означает более полутора месяцев
«белых ночей» в определенных участках планеты, остальные люди
насладятся двумя-тремя дополнительными часами светового дня и
восхитительным зрелищем взорвавшейся звезды ночью.
Подобное событие само по себе уникально - последнее свидетельство
наблюдения взрыва сверхновой на Земле датировано 1054 годом.
25.
Задача :Определите сумму масс и массу звёзд двойной звезды, годичный параллакс
которой составляет 0,08//. Будем считать, что период обращения компонентов
равен 56 годам, а большая полуось видимой орбиты равна 3//. Компоненты звезды
отстоят от центра масс на расстояниях, относящихся как 1:7.
26.
Задача :У двойной звезды период обращения 100 лет. Большая полуось
видимой орбиты a = 2″, а параллакс π = 0.05″. Определите сумму масс
и массы звезд в отдельности, если звезды отстоят от центра масс на
расстояниях, относящихся как 1:4.