Презентація до уроку з теми: "Життєвий цикл зорі"

Як народжуються і живуть зорі.

Зоря починає своє існування, як холодна, розріджена туманність міжзоряного газу. Потім ця туманність стискається внаслідок тяжіння й поступово набуває форми кулі.

Коли температура сягає близько 10000000 K, починаються термоядерні реакції, і стиснення припиняється, бо внаслідок цих реакцій виникає тиск, який перешкоджає подальшому стисненню зорі. Протозоря стає повноцінною зорею.

Протозорі з такою початковою масою, як маса Сонця, під час гравітаційного стиснення нагріваються до температури 6 000 K — зорі класів F і G. Протозорі з масою в кілька разів меншою, ніж сонячна, можуть перетворитися тільки на червоних карликів. Найменша маса, необхідна для початку термоядерних реакцій у надрах зорі, дорівнює майже 0,08 маси Сонця. Якщо протозоря була в кілька разів більша, ніж маса Сонця, то під час гравітаційного стиснення утворюються гарячі зорі спектральних класів О та В.

Об’єкти меншої маси ніколи на зорі не перетворяться — вони будуть випромінювати енергію тільки в інфрачервоній частині спектра. Такі космічні тіла ми спостерігаємо навіть у Сонячній системі — це планети-гіганти Юпітер, Сатурн, Нептун. У загальному випадку формується не одна така протозоря, а кілька, і в майбутньому група стає зоряним скупченням. Також навколо протозорі утворюються менші згустки, які потім перетворюються на планети.

Зо́ряне ску́пчення —гравітаційно  зв'язана група зірок, що має загальне походження і рухома у гравітаційноу полі  галактикияк єдине ціле. За своєю морфологією зоряні скупчення історично поділяються на два типи —кулясті і  розсіяні.

Найстабільніша фаза життя зір - синтез атомів Не з атомів Н. Вона становить близько 90 % тривалості життя зорі. Зорі перебувають у стані гравітаційної рівноваги, коли зовнішні шари за рахунок гравітації тиснуть до центра, а тиск нагрітих газів діє в протилежному напрямку Такий процес триває допоки половина Н не перетвориться на Не, і тоді інтенсивність термоядерних реакцій може зменшитися.

Маса зорі ˂ ½ маси Сонця. Подальші ядерні реакції не відбуваються. Зоря поступово згасаєМаса зорі ˃ ½ маси та ˂ 2 маси Сонця. Зоря стискається, розігрівається ядро. Починається термоядерна реакція перетворення Не на ССвітність зорі зростає, вона перетворюється червоного гіганта. Білий карлик. Повільно охолоджується. Планетарна туманність. Масивна зоря. Вибух надновоїНейтронна зоря або ж чорна діра. Еволюція зір

Червоними гігантами  називають зорімалої чи середньої маси великих розміру та світності з гарячим компактним ядром та протяжними оболонками, що належать до  спектрального класу K чи M.

Білі карлики – зірки низької світності з великими масами, порівняними з масою Сонця та високими температурами. Утворюються після вичерпання джерел термоядерної енергії у надрах зорі та скидання оболонки.

Нейтронні зорі можуть мати діаметр усього 20 км, що зумовлює величезну їхню густину. Гравітація на такому об’єкті у 2 мільярди разів сильніша за земну. У міру стискання такі зорі сильно розкручуються й починають випромінювати радіохвилі з певною досить стабільною частотою. Випромінювання від нейтронної зорі поширюється в простір на величезні відстані у вигляді конусів. Конуси випромінювання, наче прожектори, обертаються разом із зорею і з таким самим періодом, що й вона. Якщо Земля потрапляє в такий конус, ми маємо змогу реєструвати пульсуючі сигнали від нейтронної зорі.

Конуси випромінювання, наче прожектори, обертаються разом із зорею і з таким самим періодом, що й вона. Якщо Земля потрапляє в такий конус, ми маємо змогу реєструвати пульсуючі сигнали від нейтронної зорі, тому її ще називають пульсаром, або радіопульсаром.

Нейтронна зоря може стати «космічним канібалом». У Всесвіті є подвійні зорі - зорі, що під дією взаємних сил тяжіння обертаються навколо спільного центра мас, утворивши єдину динамічну систему. Якщо одна із зір стане нейтронною зорею, а інша, наприклад, червоним гігантом, то потужне гравітаційне поле першої почне захоплювати речовину зорі-сусідки.

Якщо блиск зорі зростає в тисячі й мільйони разів, їх називають новими зорями. Причина вибухів нових зір - «космічний канібалізм» між білим карликом і зорею. У міру накопичення Гідрогену і збільшення температури й густини на поверхні білого карлика термоядерні реакції прискорюються і енергія вивільняється вибухово. Скинута газова оболонка розширюється, унаслідок чого зростає блиск зорі. Після спалаху перетікання газу на білий карлик починається знову, і через деякий час спалах повторюється.

Спалах наднової зорі має незрівнянно більші масштаби, ніж спалах. ЇЇ блиск зростає на десятки зоряних величин упродовж кількох діб. У видимій частині нашої Галактики явище наднової трапляється раз на 200–300 років. Перша наднова була відкрита у 185 р. китайськими астрономами. 1572 р. — у Кассіопеї, її спостерігав Тихо Браге, у 1604 р. - у Змієносці її спостерігав Іоган Кеплер. Наймолодшим відкривачем наднової стала десятирічна мешканка Канади Кетрін Ґрей.

Наднові також виникають у подвійних системах. Але на відміну від нових, термоядерний вибух охоплює зорю вцілому й може зруйнувати її дощенту. Оболонка, скинута під час вибуху наднової, стає матеріалом для утворення зір наступного покоління. Під час розвитку зорі внаслідок ядерних реакцій у її надрах можуть утворюватися всі хімічні елементи періодичної системи. Важчі елементи синтезуються лише під час вибуху наднових. Тому є всі підстави вважати, що Сонце — зоря другого покоління, у якій є домішки речовини, що свого часу побувала в надрах зір першого покоління.

Після вибуху зорі всі планети, які оберталися навколо неї, випаровуються та перетворюються на газопилову туманність, з якої також у майбутньому може утворитися нове покоління зір.

У Всесвіті відбувається своєрідний кругообіг речовини:

Чорні діри утворюються на останній стадії еволюції зір з масою, більшою ніж маса трьох Сонць.Їхня гравітація настільки велика, що навіть фотони не можуть її подолати, тому ніякими методами, окрім гравітаційних, зафіксувати такий об’єкт неможливо. Було відкрито кілька подвійних зоряних систем, у яких одна із зір невидима, але має існувати, тому що вона змушує своєю гравітаційною силою іншу, видиму зорю, обертатися навколо їхнього спільного центра маси, тож ці невидимі зорі є ймовірними кандидатами в чорні діри.

Зорі, здатні змінювати світність називають змінними зорями та поділяють на дві групи: затемнювано-змінні та фізичні змінні зорі. Затемнювано-змінними бувають подвійні зорі. Під час обертання близько одна до одної вони закривають одна одну. Причиною зміни світності фізично змінних зір є процеси в їхніх надрах. Їх у свою чергу поділяють на пульсуючо-змінні зорі та спалахувальні змінні зорі. Причиною зміни світності пульсуючо-змінних зір є їхнє стискання та розширення. Під час стискування зорі розміри її фотосфери зменшуються, а температура зростає. Відповідно підвищуються світність і блиск. Пульсувати можуть лише гіганти та надгіганти.

Чергування розширень і стисків деяких зір відбуваються хаотично. Але багато змінних зір пульсують строго періодично зі значною точністю. Такі пульсуючі змінні зорі, блиск яких плавно та періодично змінюється, називають цефеїдами. Полярна зоря — цефеїда з періодом 3 доби 16 год 5 хв. (її видима зоряна величина змінюється від 1,94 до 2,05). Дивовижною властивістю цефеїд є те, що між світністю та періодом є зв’язок: що більший період зміни блиску цефеїди, то вища її світність. За відомим періодом можна визначити світність, а отже, й абсолютну зоряну величину. За видимою зоряною величиною обчислюють відстань до зорі. Така властивість цефеїд робить їх «маяками» у Всесвіті.