Южанина В.А. МБОУ «СОШ №2 г. Осы» 10-11 класс УМК Б.А.Воронцова-Вельяминова
Важную роль в развитии представлений о физической природе звёзд играют исследования переменных звёзд. Веста Паллада В настоящее время известно несколько десятков тысяч переменных звёзд различных типов. Красная переменная звезда V838 Monocerotis
Цефеиды - переменные звёзды со строгой периодичностью изменения светимости. П ервой среди звёзд этого типа была открыта δ Цефея. Эта классическая цефеида: P = 5,37 суток, L max ≈ 1 m ( рис.5.23 ) Цефеиды – это звёзды сверхгиганты, обладающие высокой светимостью. Веста Паллада
Изучение спектров цефеид показало, что изменение светимости сопровождается изменениями температуры и лучевой скорости. Эти данные показывают, что причиной всему является пульсация наружных слоёв звезды. Они периодически то расширяются, то сжимаются. При сжатии звезда нагревается и становится ярче, при расширении её светимость уменьшается. Рис. 5.24. Графики изменения светимости, лучевой скорости и температуры цефеид.
В начале XX в. было замечено: чем ярче цефеида, тем продолжительнее период изменения её светимости. Зависимость «период - светимость», существующая у цефеид, используется для определения расстояний в астрономии. P → L → M → m → D ( пк ) вычислить расстояние до звезды по формуле : стр.147 lg D = 0,2( m – M) + 1. Рис.5.25.
Цефеиды – это звёзды-сверхгиганты, они обладают высокой светимостью. Светимость цефеиды с периодом 50 суток в 10 тыс. раз больше, чем у Солнца. Они заметны даже в других галактиках, поэтому цефеиды, которые можно использовать для определения таких больших расстояний, когда годичный параллакс невозможно измерить, часто называют «маяками Вселенной». Веста Паллада
Период изменения светимости у них не выдерживается так строго, как у цефеид, и составляет в среднем от нескольких месяцев до полутора лет, а светимость меняется очень значительно – на несколько звёздных величин. Эти звёзды типа Миры ( ο Кита) являются красными гигантами с весьма протяжённой и холодной атмосферой.
Первую пульсирующую переменную открыл в 1596 году Фибрициус в созвездии Кита. Он назвал ее Мирой, что означает «чудесная, удивительная». В максимуме Мира хорошо видна невооруженным глазом, ее видимая звездная величина 2 m, в период минимума она уменьшается до 10 m и видна только в телескоп. Средний период переменности Миры - 332 суток.
У некоторых звёзд, светимость которых долгое время оставалась практически постоянной, она вдруг неожиданно падает, а через некоторое время опять восстанавливается на прежнем уровне (рис. 5.26.) Поскольку в атмосферах таких звёзд наблюдается повышенное содержание углерода, принято считать, что причиной уменьшения светимости является образование гигантских облаков сажи, поглощающих свет. Кривые блеска неправильных переменных звёзд
В 1572 г. учитель Кеплера Тихо Браге наблюдал в созвездии Кассиопеи новую звезду, которая была ярче Венеры. В 1604 г. уже сам Кеплер наблюдал новую звезду в созвездии Змееносца. В китайских и японских хрониках сохранились сведения о «звезде-гостье», которая вспыхнула в созвездии Тельца в 1054 году и в течение трёх недель была видна днём, а через год совершенно «исчезла».
звёзды Новые Сверхновые Светимость ↑ на 12 m - 13 m Кривые блеска рис.5.27. При перетекании вещества, если m≥1,4 M ¤ происходит взрыв. Выделяется энергия E = 10 39 Дж Термоядерные реакции C, O => Fe, Ni идут с большой скоростью - вспышка Двойная: Белый карлик – красная звезда ГП Светимость ↑ в сотни млн. раз в течение нескольких суток Механизм: перетекание газа из атмосферы красного карлика на белый, … Выделяется энергия E = 10 46 Дж
Вспышка новой звёзды Кривые блеска новых звёзд
Долгое время причины вспышек новых звёзд оставались непонятными. В 1954 г. было обнаружено, что одна из новых звёзд (DQ Геркулеса) является двойной с периодом обращения всего 4 ч 39 мин. Один из компонентов – белый карлик, а другой – красная звезда главной последовательности. Из-за их близкого расположения на белый карлик перетекает газ из атмосферы красного карлика. Создаются условия для начала термоядерных реакций превращения водорода в гелий. Внешние слои звезды, составляющие небольшую часть её массы, расширяются и выбрасываются в космическое пространство. Их свечение и наблюдается как вспышка новой звезды.
Но в некоторых случаях такой процесс может привести к катастрофе. Вспышка сверхновой – гигантский по своим масштабам взрыв звезды. Термоядерные реакции превращения углерода и кислорода в железо и никель, которые идут с огромной скоростью, могут полностью разрушить звезду. Происходит вспышка сверхновой.
Массивные звёзды на более поздних этапах своей эволюции. m >10M ¤ Эволюция массивных звёзд – это непрерывно ускоряющийся процесс увеличения температуры и плотности в ядре.
Термоядерный синтез – источник энергии H => He Несколько миллионов лет Сжатие и повышение t, He → C 500 тыс. лет С → 600 лет Ne → 1 год O → 6 месяцев Si → Fe 1 c утки, дальнейший синтез невозможен ( поглощ.) коллапсирует Несколько миллисекунд
коллапсирует Несколько миллисекунд Центральная часть ядра сжимается до плотности ядерного вещества Наружные слои падают на ядро При ударе плотность и температура слоев возрастает Порождается мощная ударная волна ( Ѵ ≥ 30 тыс. км/ч), которая срывает со звезды большую часть её массы. Вещество полностью рассеивается Остается плотный остаток ядра
В 1967 году в созвездии Лисички группа английских радиоастрономов обнаружила источник необычных радиосигналов: импульсы продолжительностью около 0,3 с повторялись через каждые 1,34 с, причём периодичность импульсов выдерживалась с точностью до 10 –10 с. Так был открыт первый пульсар, которых в настоящее время известно уже около 500.
Высказано предположение: пульсары - быстровращающиеся нейтронные звёзды. Излучение пульсара, которое испускается в узком конусе, наблюдатель видит лишь в том случае, когда при вращении звезды этот конус направлен на него подобно свету маяка. Вещество пульсаров состоит из нейтронов, образовавшихся при соединении протонов с электронами, тесно прижатых друг к другу гравитационными силами. Диаметры таких нейтронных звёзд всего 20 – 30 км, а плотность близка к ядерной и может превышать 10 18 кг/м 3.
Исследования показали, что пульсары являются остатками сверхновых звёзд. Один из пульсаров был обнаружен в Крабовидной туманности, которая наблюдается на месте вспышки сверхновой в 1054 году. Его излучение в оптическом, радио- и рентгеновском диапазонах излучения меняется с периодом, равным 0,033 с. Изображение Крабовидной туманности в условных цветах ( синий — рентгеновский, красный — оптический диапазон). В центре туманности — пульсар
Наиболее уникальные объекты, получившие название чёрных дыр, должны возникать, согласно теории, на конечной стадии эволюции звёзд, масса которых значительно превышает солнечную. У объекта такой массы, который сжимается до размеров в несколько километров, поле тяготения оказывается столь сильным, что вторая космическая скорость в его окрестности должна была бы превышать скорость света. Чёрную дыру не могут покинуть ни частицы, ни даже излучение – она становится невидимой.
Белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры являются конечными стадиями эволюции звёзд различной массы. Из вещества, которое было потеряно ими, в последующем могут образовываться звёзды нового поколения. Процесс формирования и развития звёзд рассматривается как один из важнейших процессов эволюции звёздных систем – галактик – и Вселенной в целом.
Домашнее задание § 22-24, вопросы устно
Вопросы ( с.170) 1. Перечислите известные вам типы переменных звезд. 2. Перечислите возможные конечные стадии эволюции звезд. 3. В чем причина изменения блеска цефеид? 4. Почему цефеиды называют «маяками Вселенной»? 5. Что такое пульсары ? 6. Может ли Солнце вспыхнуть, как новая или сверхновая звезда? Почему?
Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия. Базовый уровень. 11 кл. : учебник/ Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К.Страут. - М.: Дрофа, 2013. – 238с CD - ROM «Библиотека электронных наглядных пособий «Астрономия, 9-10 классы». ООО « Физикон ». 2003 http:// kvedomosti.com/uploads/posts/2017-03/astronomy-zafiksirovali-novyy-klass-pulsiruyuschih-zvezd_1.jpeg http://1.bp.blogspot.com/- ZN6NbAujpuw/TzdFIJHdwWI/AAAAAAAAAw4/08-UEPtiBG8/s640/courbe_delta_cephei.gif https:// aboutspacejornal.net/wp-content/uploads/2016/01/800px-V838_Monocerotis_expansion1.jpg http:// www.galacticnews.ru/wp-content/uploads/2011/03/Cet.jpg http:// myheavengate.com/wp-content/uploads/2014/01/kit_fish.gif http:// www.galactic.name/constellations/img/taurus_constellation_uranographia.jpg https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Cassiopeia_constellation_map_ru_lite.png/800px-Cassiopeia_constellation_map_ru_lite.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b9/W5_cropped.jpg/225px-W5_cropped.jpg https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6b/Ophiuchus_constellation_map_ru_lite.png/375px-Ophiuchus_constellation_map_ru_lite.png https :// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0d/Taurus_constellation_map_ru_lite.png/375px-Taurus_constellation_map_ru_lite.png https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/TaurusConstellation2.jpg/1280px-TaurusConstellation2.jpg http:// mila.kcbux.ru/Raznoe/Zdorove/Luna/image/anime/407.gif http:// sebulfin.com/wp-content/uploads/2014/01/Sozvezdie-Kassiopei.jpg http:// www.science-techno.ru/nt/sites/default/files/ImagesNT/3_2012/0312_117.jpg https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c9/Chandra-crab.jpg/800px-Chandra-crab.jpg http:// ic.pics.livejournal.com/aristotel_by/77544335/169690/169690_900.jpg http:// www.uapost.us/content/newspreview/image/ngay4b3l/fullsize.jpg http:// inoplanetyanin.ru/wp-content/uploads/2016/12/5926864.jpg https://aboutspacejornal.net/wp-content/uploads/2016/01/800px-Neutron_star_cross_section_ru.svg1_. png http:// s019.radikal.ru/i618/1210/76/7efecdc4537d.jpg http:// v-kosmose.com/wp-content/uploads/2013/11/MTQ2MTI5NTUyMQ.jpg http:// fb.ru/misc/i/gallery/42514/1889895.jpg
Slide-Share