Презентація "Еволюція зір"

Еволюція зір

1. Моделі зір. Про внутрішню будову зір можна дізнатись тільки шляхом розрахунків і подальшим порівнянням їх зі спостережними даними. Якщо для будь-якої зорі відомі маса і радіус, то можна отримати уявлення про фізичні умови в її надрах тим же шляхом, як це було зроблено для Сонця. З'ясувалося, що при переміщенні вгору вздовж головної послідовності радіуси й температури в надрах зір зростають. Залежно від того змінюється й характер термоядерних реакцій у їхніх надрах.

1. Моделі зір. Для «побудови» моделі зорі достатньо щоб були відомі її параметри — маса, радіус та світність. У надрах Сонця відбувається променистий перенос енергії, у зовнішній оболонці — конвективний. Виявилось, що таку будову мають усі зорі головної послідовності. У зір верхньої частини послідовності конвективної зони немає. Такі зорі мають більше ядро, оточене променистою оболонкою. У центрі гіганта чи надгіганта розташоване ізотермічне ядро, у якому температура практично незмінна. Ядро оточене тонким шаром, у якому енергія виробляється за рахунок термоядерних реакцій. Далі — шар товщиною приблизно 0,1 радіуса Сонця, в якому енергія переноситься випромінюванням.

2. Подвійні зоріПодвійні зоріОптично-подвійніФізично-подвійніЗорі, які насправді далекі одна від одної, фізично між собою не пов’язані та лише проектуються в дуже близькі точки на небесній сферіЗорі, які під дією взаємних сил тяжіння обертаються навколо спільного центра мас, утворюючи динамічну систему. Фізично-подвійна зоря - система Сиріус А та Сиріус В

2. Подвійні зоріСаме поняття подвійної зорі є настільки нетиповим, що зрозуміти природу дивного поводження зорі було для давніх людей неможливим. Саме тому такі зорі вони називали «диявольськими». Першу «диявольську» зорю відкрили араби. Це була Бета Персея, яку вони назвали просто Дияволом (Ель-Гуль). Видозмінене європейцями, це слово перетворилось на Алголь. Маючи другу зоряну величину, час від часу зоря змінювала яскравість до четвертої зоряної величини. Така поведінка – змінюватись на незмінних небесах – була неприпустимою, а порушувати закони Аллаха може тільки сам диявол. Також в деяких текстах зустрічається назва «Голова Медузи Горгони».

3. Етапи еволюції зір. Етапи еволюції: Протозоря. Зоря в стані гравітаційної рівноваги. Змінна зоря. Нова та наднова зоря. Пульсар або нейтронна зоря. Чорна діра. Туманність Кінська голова в сузір’ї Оріона. Туманність Стовпи творіння в сузір’ї Орла, 2014 р.

3.1. Протозоря. Зорі народжуються в газопилових хмарах. За наявності сил тяжіння обов’язково виникають невеликі збурення щільності й швидкості руху частинок. Вони мають тенденцію до нарощування. Це явище називають гравітаційною нестійкістю. Така нестійкість – одна з причин поділу хмар газу на менші фрагменти. До поділу спричиняють і зовнішні чинники, такі як: зіткнення хмар, потужний міжзоряний вітер, ударні хвилі, що виникають під час вибуху Наднових. Якщо маса й розміри фрагмента перевищать деяку критичну величину, сили гравітації переважать сили газового тиску, і він почне стискатися. Це – початок зореутворення.

3.1. Протозоря. Доля зорі та тривалість її життя залежать від початкової маси зародка — протозорі. Якщо вона була у кілька разів більша, ніж маса Сонця, то під час гравітаційного стиснення утворюються гарячі зорі спектральних класів О та В. Протозорі з у кілька разів меншою масою можуть перетворитися тільки на червоних карликів. Газопилова хмара IRAS 20324+4057 в сузір'ї Лебедя. В центрі знаходиться протозоря, яка продовжує рости, та в майбутньому може стати зіркою, маса якої перевищить масу Сонця в 10 разів.

3.2. Зоря в стані гравітаційної рівноваги. Якщо зовнішні шари за рахунок гравітації тиснуть до центра, а тиск нагрітих газів діє від центра, то зоря перебуває у стані гравітаційної рівноваги. Такі зорі не змінюють своїх параметрів. Сонце – зоря в стані гравітаційної рівноваги ще на кілька млрд років

3.2. Зоря в стані гравітаційної рівновагиІнтенсивне випромінювання енергії з поверхні компенсується джерелом енергії в надрах — термоядерними реакціями. Такий процес триває доти, доки половина Гідрогену у ядрі не перетвориться на  Гелій. Тоді інтенсивність термоядерних реакцій зменшується. Тривалість такої стаціонарної фази в житті зорі, коли її параметри довгий час залишаються сталими, залежить від її маси. Більш масивні зорі спектральних класів О, В, у надрах яких термоядерні реакції протікають інтенсивніше, у рівновазі світять 100 млн років. Зорі О та В класу в сузір’ї Оріона

3.3. Змінна зоря Змінні зорі — зорі, у яких спостерігають зміни блиску хоча б в одному спектральному діапазоні. Не слід плутати змінність зір з мерехтінням, яке відбувається через коливання земної атмосфери. Під час спостережень із космосу зорі не мерехтять. Але змінними називають зорі, у яких зміна блиску була надійно зафіксована. Для належності зірки до змінних досить, щоб її блиск зазнав змін хоча б одного разу. Змінна зірка V838 сузір'я Єдинорога

3.3. Змінна зоря. Відповідно до класифікації, запропонованої 1969 року, змінні зорі поділяються на три великі класи: Пульсуючі (цефеїди) — характеризуються повільними і безперервними змінами блиску;затемнені — являють собою систему з двох (іноді трьох або більше) зірок, що обертаються довкола одного центру мас.еруптивні — зірки, що змінюють блиск нерегулярно (або лише одного разу).

3.3. Змінна зоря Змінна пульсуюча зоря цефеїда із часом перетворюється на гіганта, який може поступово скинути свою оболонку. Такі об’єкти астрономи помилково назвали планетарними туманностями. Планетарна туманність PSR B1509-58 «Рука Бога»

3.3. Змінна зоря. Планетарна туманність в сузір'ї Лисички. Планетарна туманність NGC 6543 «Котяче око»Планетарна туманність «Гантель»

3.4. Нова та наднова зоря. Нова зоря — зоря, світність якої раптово збільшується в ~103—106 разів (на 7-19 зоряних величин), а потім поступово зменшується. Здебільшого світність збільшується в десятки тисяч разів. Спочатку вважали, що спалахує нова (раніше не існуюча) зоря, оскільки такі зорі до спалаху не спостерігалися. Нова зоря в сузір'ї Дельфіна, 2013 р.

3.4. Нова та наднова зоря. Спалахи нових пов'язані з вибуховими процесами в подвійних зоряних системах, один з компонентів яких - білий карлик, а другий - зірка, яка трохи легше і холодніше Сонця. Із супутника, відбувається перетікання багатої на Гідроген речовини, яка накопичується на поверхні білого карлика. Коли біля підніжжя водневого шару температура та густина зросте до рівня, достатнього для початку термоядерних реакцій, відбувається спалах, який призводить до скидання оболонки зі швидкістю близько 1000 км/с.

3.4. Нова та наднова зоря. Наднова — зоря, що раптово збільшує свою світність у мільярди разів (на 20 зоряних величин), а іноді й більше. У максимумі спалаху наднова випромінює стільки ж світла, скільки мільярди зір разом. Завдяки високій світності наднові спостерігають в інших галактиках. Вибух наднової можна спостерігати протягом тижнів або місяців. Після вибуху залишається газопилова хмара та нейтронна зоря. Наднова Кеплера, 1604 р.

3.4. Нова та наднова зоря. Наднова Тихо Браге, 1572 р.«Мітла відьми» - залишки наднової в сузір'ї Лебедя. Крабоподібна туманність в сузір'ї Тельця,1054 р.

3.4. Нова та наднова зоря. Бетельгейзе — друга за яскравістю зоря в сузір'ї Оріона, десята у списку найяскравіших зір на нічному небі. Із фізичних характеристик зорі видно, що Бетельгейзе перебуває на завершальній стадії еволюції та невдовзі завершить своє існування спалахом наднової. Після вибуху блиск поступово спадатиме, що зробить зорю невидимою неозброєним оком. Можна було б припустити, що Бетельгейзе вже вибухнула, а ми досі про це не знаємо, бо світло від спалаху цієї зорі до нас іще не дійшло. Та річ у тім, що Бетельгейзе лежить на відстані 700 світлових років від Землі, а ймовірна тривалість решти її життя значно перевищує цей часовий проміжок. Тож, скоріш за все, вона все ще існує як звичайна зоря.

3.5. Пульсар або нейтронна зоря. Подальші сценарії  еволюції зорі залежать від її маси:якщо маса зорі менша 1/2 маси Сонця, подальші ядерні реакції у ній не відбуваються, і вона поступово згасає.якщо маса зорі більша 1/2, але менша 3 мас Сонця, то невдовзі у ній гелій перетворюється на карбон. Після цього зоря перетвориться на білий карлик.у зорях із масою 3—8 мас Сонця у ядрі відбуваються подальші ядерні реакції з утворенням важчих елементів. Унаслідок різкого стиснення ядра зовнішні шари падають на ядро — відбувається гравітаційний колапс, який супроводжується спалахом наднової. Внаслідок спалаху зовнішні шари з великою швидкістю викидаються у навколишній простір, а компактне ядро перетворюється на нейтронну зорю або пульсар.

3.5. Пульсар або нейтронна зоря. Нейтронна зоря — зоря на завершальному етапі еволюції, що не має внутрішніх джерел енергії та складається переважно з нейтронів, які перебувають у стані виродженого фермі-газу, із невеликою домішкою інших частинок. Нейтронні зорі — одні з небагатьох астрономічних об'єктів, які спочатку було теоретично передбачено, а потім уже відкрито експериментально. Перше загальновизнане спостереження нейтронної зорі відбулося 1968 року.

3.6. Чорна діра. Чорні діри утворюються на останній стадії еволюції зір з масою більшою, ніж маса Сонця. Вважається, що чорні діри утворюються, коли у зорі закінчуються джерела енергії.  Після того, як чорна діра утворилася, вона може продовжувати рости, втягуючи масу з навколишнього середовища. Прийнято, що надмасивні чорні діри існують в центрах більшості галактик. Зокрема, є беззаперечні докази існування чорної діри масою більше 4 мільйонів мас Сонця у центрі нашої Галактики. Модель чорної діри

3.6. Чорна діра. Спалах чорної діри 11.11.2019

4. Майбутнє Сонця. Зорі, що мають ядро не більше, ніж 1,4 маси Сонця, стануть білими карликами. Цю граничну масу називають межею Чандрасекара. Такий об’єкт є стійким, бо дія сил гравітації врівноважується тиском виродженого газу. Саме так після стадії червоного гіганта завершить свій життєвий шлях Сонце. Згідно з сучасними уявленнями, це станеться у віці близько 10 млрд років.

4. Майбутнє Сонця. Через 2,2 млрд років Сонце досягне верхівки гілки червоних гігантів. На той час його світність перевищить нинішню у 2700 разів, а радіус становитиме приблизно одну астрономічну одиницю. Зрештою, Сонце скине оболонку, яка стане планетарною туманністю, і залишиться тільки дуже гарячий білий карлик розмірами в кілька разів більше за Землю.

Закріплення матеріалу: Знайдіть інформацію та заповніть таблицю за зразком:{00 A15 C55-8517-42 AA-B614-E9 B94910 E393}Зоря. Етап еволюціїСпектральний клас. Сонце. В стані гравітаційної рівноваги. GАльтаїр  Арктур  Бетельгейзе  Вега  Денеб  Кастор  Полярна  Проціон  Сіріус  Спіка