Середа, 19.09.2018, 08:21
Форма входу
Меню сайту
Категорії розділу
Фізика 9 клас [107]
Фізика 10 клас [63]
Фізика 11 клас [76]
Астрономія [42]
Коледж [29]
Документація на кабінет [7]
Розробки уроків [0]
Позакласна робота [17]
Роботи учнів [1]
Корисні посилання [7]
Різне [24]
Фото [8]
Методика [3]
Пошук
Друзі сайту




























Годинник
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Нашому сайту

Каталог статей

Головна » Вчитель » Астрономія

Урок 11. Еволюція зір. Нейтронні зорі. Чорні діри.

1. Всесвіт - це своєрідний парк, в якому зорі народжуються, певний час світять, а потім гинуть.
2. У космосі постійно відбувається народження молодих зір із газопилових туманностей та вибухи старих, коли утворюються нові туманності. Протозоря є наймолодшим зоряним утворенням. Доля зорі та тривалість її життя залежить від початкової маси зародка зорі - протозорі. Найменша маса, яка необхідна для початку термоядерних реакцій у надрах зорі, дорівнює 0,08 маси Сонця.
3. Зорі на головній послідовності перебувають у стані гравітаційної рівноваги і не змінюють своїх параметрів.
4.
5. Сонячна система утворилася близько 5 млрд років тому з велетенської газопилової хмари, яка виникла на місці вибуху старої зорі.
6. У сучасній астрофізиці є дві основні концепції походження зір. Одна з них, яка дістала назву «класич­ної», виходить з того, що зорі утворюються в процесі конденсації газу в холодних газопилових комплексах, гігантських безформних клоччастих утвореннях розмі­рами в багато десятків і сотень світлових років, що скла­даються головним чином з молекул водню. Що ж до пи­линок, то вони являють собою дрібні тверді утворення, що розсіяні в космічному просторі і мають досить складну структуру, їх центральну частину становить тугоплавке силікатне чи графітове ядро, на яке намерзли забруднені льоди. Як показують спостереження міжзо­ряного поглинання світла, розміри таких пилинок не­великі — від 0,1 до 1 мкм.
7. Формування зір починається з того, що в газопило­вій хмарі або в якійсь її частині розвивається так звана гравітаційна нестійкість. Іншими словами, у хмарі від­бувається процес наростання збурень густини і швид­кості руху речовини, невеликих відхилень цих фізичних величин від їхніх середніх значень для даної хмари. З теорії виходить, що однорідний розподіл речовини за наявності сил тяжіння не може бути стійким. Речовина повинна розпадатися на окремі згустки. За одним з ос­новних законів фізики будь-яка фізична система завжди прагне до такого стану, при якому її потенціальна енер­гія є мінімальною. При утворенні згустків і їх стисненні гравітаційна енергія переходить у кінетичну енергію речовини, що стискується, яка в свою чергу може пере­ходити в теплову енергію і випромінюватися. Таким чином, внаслідок процесу фрагментації та утворення згустків зменшується потенціальна енергія.
8. Крім гравітаційної нестійкості, в процесі фрагмента­ції газових хмар певну роль відіграє так звана термо­хімічна нестійкість, яка виникає внаслідок того, що швидкість утворення молекул усередині газопилового комплексу і швидкість охолодження газу за рахунок випромінювання цих молекул у радіодіапазоні відрізня­ються одна від одної.
9. У подальшому утворенні фрагменти в свою чергу діляться на ще дрібніші згустки і так доти, доки в ре­зультаті гравітаційного стиснення густина цих згустків зросте настільки, що в їх центральних частинах утво­ряться зореподібні ядра — протозорі, оточені масивними оболонками, які продовжують стискатися.
10. У тих випадках, коли маса згустка перевершує три маси Сонця, речовина оболонки вільно падає на ядро. Завдяки цьому, маса таких протозір швидко збільшується, зростає їх світність. У якийсь момент випромінювання протозорі стає настільки силь­ним, що в результаті нагрівання оболонки і дії світло­вого тиску оболонка розсіюється в просторі.
11. Вивільнені від оболонок ядра деякий час ще про­довжують стискатися і випромінювати досить значну кількість енергії, яка виділяється за рахунок гравіта­ційного стиснення. Температура в надрах протозорі зро­стає і, нарешті, стає достатньою для виникнення тер­моядерної реакції. Протозоря стає зорею.
12.

Скорочено.
1. Світ зір дуже різноманітний і тому їх розрізняють за масою, температурою, хімічним складом тощо.
2. Діаграма Герцшпрунга-Рассела "спектр-світність" - це наочне відображення залежності зоряних характеристик і еволюційного шляху зорі від її маси. Еволюція зорі залежить від її маси.
3. Зорі часто утворюють подвійні та кратні системи.
4. У Всесвіті існують зорі, які періодично змінюють свої фізичні параметри.
5. За сучасними уявленнями зорі утворюються із газово-пилових хмар.
6. Білі карлики, нейтронні зорі, чорні діри - це заключні стадії еволюції зір різної маси.
7. Існування чорних дір передбачається теорією і підтверджується непрямами методами спостережень.
8. Внаслідок спалахів наднових зір утворюються важливі для розвитку життя на Землі хімічні елементи.

1. У міжзоряному просторі є газово-пилові комплекси з масами значно більшими за Сонце. Вони гравітаційно не стійкі і з часом дробляться на окремі фрагменти, з яких внаслідок гравітаційного стиснення утворюються протозорі, потужні джерела інфрачервоного випромінювання (тепла). Зоря починає своє існування, як холодна, розріджена туманність міжзоряного газу. Потім ця туманність стискається, внаслідок тяжіння, і поступово набуває форму кулі. Під час стискання енергія гравітації переходить в тепло. Коли температура в центрі досягає близько 10 мільйонів К починаються термоядерні реакції, і стиснення припиняється, бо від цих реакцій утворюється тиск, який перешкоджає подальшому стисненню зорі. Протозоря стає повноцінною зіркою.
2. Коли в протозорі починаються термоядерні реакції, вона стає повноцінною зіркою. Тоді в зорі водень перетворюється на гелій. В такому стані зоря перебуває найтривалішу частину свого існування. На діаграмі Герцшпрунга-Рассела вона розташована на головній послідовності.
3. Коли водень в ядрі закінчується (у масивних зір це відбувається швидше), його горіння продовжується на периферії ядра.
4. Коли водень закінчується, припиняються термоядерні реакції, зменшується температура та, відповідно, тиск у ядрі. Гідростатична рівновага порушується і відбувається стискання ядра. Це призводить до зростання його густини та температури, і коли температура досягає приблизно 100 мільйонів К, знову починаються термоядерні реакції, але вже за участі гелію. В цей період структура зорі змінюється. Її світність зростає, зовнішні шари розширюються, а температура поверхні зменшується. Зоря стає червоним гігантом. Подальша доля зорі залежить від її розміру.
5. Наразі достеменно не відомо, що відбувається з легкими зорями після вичерпання запасів гелію.
6. Деякі зорі можуть синтезувати гелій тільки в деяких активних центрах, що робить їх нестабільними і утворює сильний зоряний вітер. Після таких зір планетарна туманність не утворюється, а зоря просто випаровується в космічний простір і стає навіть меншою, ніж коричневий карлик.
7. Зорі, з масою менше, ніж 0,5 від сонячної не можуть синтезувати гелій після водню. Після припинення термоядерних реакцій, вони поступово остигаючи, будуть ще слабко випромінювати в інфрачервоному і мікрохвильовому спектрі.

Старі зорі середньої ваги

Туманність Котяче Окопланетарна туманність, яка сформувалась після загибелі зірки, яка за масою була близькою до Сонця

8. У цих зір гелій перетворюється у вуглець. Від цього зовнішні шари зірки розширюються.

9. Зміни в розмірі енергії, яка випускається з зорі, заставляють пройти її через періоди нестабільності. Від цього втрачається багато газу, який багатий іншими елементами, крім гелію і вуглецю (наприклад, киснем).

Потім зоря перетворюється в білий карлик.

Еволюція зорі класу G на прикладі Сонця

10. Після згорання гелію вага зір вагою понад 8 сонячних мас при стисненні виявляється достатньою для розігріву ядра і оболонки до температур, необхідних для запуску наступних реакцій нуклеосинтезу - вуглецю, потім кремнію, магнію - і так далі, у міру зростання ядерних мас. При цьому при початку кожної нової реакції в ядрі зірки попередня продовжується в її оболонці. Насправді, всі хімічні елементи аж до заліза, з яких складається Всесвіт, утворилися саме в результаті нуклеосинтезу в надрах вмираючих зірок цього типу. Але залізо - це межа, воно не може служити паливом для реакцій ядерного синтезу або розпаду ні при яких температурах і тисках, оскільки як для його розпаду, так і для додавання до нього додаткових нуклонів необхідний приплив зовнішньої енергії. В результаті масивна зірка поступово накопичує всередині себе залізне ядро, не здатне послужити паливом ні для яких подальших ядерних реакцій.

11. Як тільки температура і тиск усередині ядра досягають певного рівня, електрони починають вступати у взаємодію з протонами ядер заліза, в результаті чого утворюються нейтрони. І за дуже короткий відрізок часу - теоретики вважають, що на це йдуть лічені секунди, - вільні впродовж всієї попередньої еволюції зірки електрони буквально розчиняються в протонах ядер заліза, вся речовина ядра зірки перетворюється на суцільний згусток нейтронів і починає стрімко стискатися в гравітаційному колапсі , оскільки протидіяти йому тиск виродженого електронного газу падає до нуля. Зовнішня оболонка зірки, з під якої виявляється вибита всяка опора, обрушується до центру. Енергія зіткнення обрушення зовнішньої оболонки з нейтронним ядром настільки висока, що вона з величезною швидкістю відскакує і розлітається на всі боки від ядра - і зірка буквально вибухає в сліпучому спалаху наднової зірки. За лічені секунди при спалаху наднової може виділитися в простір більше енергії, ніж виділяють за цей же час всі зірки галактики разом узяті.

12. Після спалаху наднової і розльоту оболонки у зірок масою порядку 10-30 сонячних мас триваючий гравітаційний колапс призводить до утворення нейтронної зірки, речовина якої стискається до тих пір, поки не починає давати про себе знати тиск вироджених нейтронів - іншими словами, тепер вже нейтрони (подібно того, як раніше це робили електрони) починають противитися подальшому стисненню, вимагаючи собі життєвого простору. Це зазвичай відбувається після досягнення зіркою розмірів близько 15 км у діаметрі. В результаті утворюється швидко обертаюча нейтронна зірка, що випускає електромагнітні імпульси з частотою її обертання; такі зірки називаються пульсарами. Нарешті, якщо маса ядра зірки перевищує 30 сонячних мас, ніщо не в силах зупинити її подальший гравітаційний колапс, і в результаті спалаху наднової утворюється чорна діра.

Зорі дуже відрізняються одна від одної масою, температурою ( в тисячі раз), а радіусами і світністю - в мільйони раз. Найбільш стабільною характеристикою зорі є маса. Вона є незмінною в процесі еволюції зорі. В нашій Галактиці зір екстремально великої маси мало, декілька десятків. До найбільш масивних відносять "гаряча зоря Пласкетта" - двойна система О8. Маса системи становить до 150 мас Сонця (головна компонента до 90 мас Сонця). Найбільш вивченою є змінна Лебедя, а також "Ета Кіля" та R 136а.

Найменші зорі - це червоні карлики  з масою 0,06 мас Сонця. Ще вчені виділяють "чорні карлики" з масою 0,02 маси Сонця.

Між зорями-гігантами та карликами є багато спільного: обоє є джерелами інфрачервоного випромінювання; обоє відносяться до сильно змінним зорям; є конвективними зорями.

 

Категорія: Астрономія | Додав: Yanok2524 (19.12.2013)
Переглядів: 3399 | Рейтинг: 5.0/1
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: