Фiзичні змінні зорі. Планетні системи інших зір. Еволюція зір. Нейтронні зорі. Чорні діри АСТРОНОМІЯ 11 Урок 11 Рівень стандарту Тема 6. ЗОРІ. ЕВОЛЮЦІЯ ЗІР (2 год)

Після цього уроку ви зможете: назвати різні типи зір; характеризувати природу нейтронної зорі, природу чорної діри; описати еволюцію зір; пояснити природу Нових та Наднових зір; порівняти фізичні характеристики планетних систем інших зір.

Зародження зір Астрономи створили еволюцію зір завдяки тому, що в космосі можна спостерігати мільярди зір різного віку. Поки зоря не почне світитися у видимій частині спектра ми не побачимо її. Зорі зароджуються разом із планетами з розріджених газопилових хмар, які утворюються після вибуху старих зір. Астрономи виявили в космосі сотні величезних газопилових туманностей, де зараз відбувається утворення молодих світів. Доля зорі та тривалість її життя залежить від початкової маси зародка зорі – протозорі. Найменша маса, яка необхідна для початку термоядерних реакцій у надрах зорі = 0,08 маси Сонця. Об'єкти меншої маси ніколи не перетворяться на зорі – коричневі карлики – випромінюють енергію лише в інфрачервоній частині спектра (Юпітер, Сатурн, Нептун) Вправа 1

Еволюція зір Початкова маса зорі, порівняна з сонячною Утворить спектраль ний клас Назва типу зорі Час життя зорі в стабільному стані Результат еволюції 1М > 10 М С О, В блакитні гіганти < 8 млн. років Надгіганти чорна діра 22,5М С <M< 10М С О, В блакитні гіганти <8 млн. років надгіганти чорна діра 3М > 2 М С О, В, A блакитні гіганти 100 млн. років надгіганти нейтронна зоря (пульсар) 41,44М С < M < М С О, В блакитні гіганти 8 млрд. років нейтронна зоря (пульсар) 5M = М С G,F, I жовті зорі, як Сонце 10 млрд. років червоні гіганти білі карлики чорні карлики 6M < М С K,M червоні карлики 80 млрд. р. – р. чорні карлики 7M< 0,08 М С - коричневі карлики >> > чорні карлики

Зоря в стані гравітаційної рівноваги Протягом свого тривалого життя зоря може змінювати всі свої параметри – температуру, світність, радіус Зорі на головній послідовності перебувають у стані гравітаційної рівноваги: ГРАВІТАЦІЯ = ТИСКНАГРІТИХ ГАЗІВ +ТИСК СВІТЛА У стані гравітаційної рівноваги зоря не змінює свої фізичні параметри: інтенсивне випромінювання енергії з поверхні = енергії термоядерних реакцій в надрах Вправа 2

Змінні зорі Кратні об'єкти (2,3) різної світності – періодично затемнюють одна одну (Алголь – β Персея) Фізично змінні – зміна розміру зорі пов'язана зі зменшенням інтенсивності термоядерних реакцій Цефеїди – гіганти та надгіганти класів F, G (Цефея, період 5,4 доби) – зорі періодично змінюють свій радіус: коли охолоджуються то стискаються, нагріваються то розширюються - з часом перетворюються на гігантів, можуть поступово скинути свою оболонку, а ядро стиснеться і перетвориться на білого карлика. Нові зорі Наднові зорі

Нові та Наднові зорі Нові зорі – вибухово змінна подвійна зоря, яка раптово збільшує світність в 100 – разів, за кілька діб блиск зменшується, а на місці нової залишається карликова зоря з оболонкою що розширюється зі швидкістю >1000 км/с. ПРИЧИНА - у подвійній системі зір речовина перетікає з однієї зорі на іншу спричинюючи спалах, процес повторюється багато разів ( за рік до 200 спалахів у Галактиці) Наднові зорі – зоря, світність якої збільшується за кілька днів у мільярди разів, випромінює стільки енергії, як усі зорі галактики разом (Крабоподібна туманність у сузірї Тельця) Після спалаху зорі всі планети навколо неї випаровуються у газопилову туманність, з якої у майбутньому може утворитися нове покоління зір та планет Під час вибуху наднової зорі утворюються важкі хімічні елементи усього спектра елементів таблиці Менделєєва КРУГООБІГ РЕЧОВИНИ У ВСЕСВІТІ: ЗОРІ – СПАЛАХ ЗІР – ТУМАННІСТЬ - НАРОДЖЕННЯ МОЛОДИХ ЗІР

Залишки наднової Касіопеї А Білий карлик Акреційний диск Друга зоря Зорі близько розташовані, речовина постійно перетікає між ними утворюючи ГАНТЕЛЮ Вправа 3

Пульсари і нейтронні зорі Пульсар (нейтронна зоря) – джерело електромагнітних хвиль, яке випромінює енергію у вигляді імпульсів із певним періодом. Діаметр близько 10 км, густина 1 млрд. т/ см 3 Кора близько 1 км, в мільйон мільярдів разів міцніша сталі Ядро рідке Період обертання 1 с Білий карлик Нейтронна зоря

Чорні діри Чорна діра - утворюється на останній стадії еволюції зір з масами в 3 рази більшими Сонячної, не випускає з поля тяжіння ні елементарних частинок, ні електромагнітні хвилі. Радіус чорної діри залежить від її маси,і може бути від кількох сантиметрів або метрів до мільярдів кілометрів Подвійна зоряна система GRO J з чорною діркою

Газопилова туманність Протозоря Зорі Червоний гігант Чорна діра Нейтронна зоря Наднова Вправа 4

Еволюція Сонця У стані рівноваги Сонце світитиме років, ще приблизно 5 млрд. років Після вигорання гелію перетвориться на цефеїду Червоний гігант – 100 млн. років Верхня оболонка відірветься від ядра й розширюватиметься як планетарна туманність Всі планети випаруються, а на місці Сонця залишиться білий карлик – маленьке гаряче ядро, густиною кг/ Білий карлик немає джерела енергії та перетвориться на холодний чорний карлик М3М3

Висновки У космосі постійно відбуваються народження молодих зір із газопилових туманностей та вибухи старих, коли утворюються нові туманності. Світ зір дуже різноманітний, їх розрізняють за масою, температурою, хімічним складом, тощо. Діаграма спектр – світність – це наочне відображення залежності зоряних характеристик і еволюційного шляху зорі від її маси. Зорі часто утворюють подвійні та кратні системи. У Всесвіті існують зорі, які періодично змінюють свої фізичні параметри. Білі карлики, нейтронні зорі, чорні діри – це заключні стадії еволюції зір різної маси. Існування чорних дір передбачається теорією і підтверджується непрямими методами спостереження. Внаслідок спалахів наднових зір утворюються важливі для розвитку життя на Землі хімічні елементи Вправа 5

Домашнє завдання Прочитати §14 Підготувати повідомлення, буклети, бюлетені, презентації з тем: Життя зір: від народження до кінцевих стадій еволюції. Зорі, що змінюють свій блиск. Пульсари - нейтронні зорі. Чорні діри: що це таке і чи існують вони? Спостереження: вправа 15, 16 ст. 117