Связь между физическими характеристиками звезд

Слайд #1

Урок 25 Тема: Связь между физическими характеристиками звезд На фотографии видны звездные облака из диска нашей Галактики Млечный Путь. Фото сделано с длинной экспозицией. Слева видны городские огни Феникса в Аризоне (США), похожие на закат.

Слайд #2

Диаграмма Герцшпрунга - Ресселла В 1911г Эйнар Герцшпрунг (1873-1967, Голландия) установил зависимость светимости звезд с их спектральными классами, сопоставляя данные наблюдений. В 1913г Генри Норрис Рессел (1877-1957, США) также установил данную зависимость и представил ее графически. Зависимость «спектр-светимость» носит название диаграммы Герцшпрунга-Рессела.

Слайд #3

Диаграмма «спектр-светимость» Главная последовательность: - это последовательность звезд разной массы. Самые большие (голубые гиганты) расположены в верхней части, а самые маленькие звезды – карлики – в нижней части главной последовательности - это нормальные звезды похожие на Солнце в которых водород сгорает в термоядерной реакции. Красные гиганты и сверхгиганты располагаются над главной последовательностью справа, белые карлики – под ней слева, поэтому начало левой части главной последовательности представлена голубыми звёздами с массами ~50 солнечных, конец правой — красными карликами с массами ~0.08 солнечных. Существование главной последовательности связано с тем, что стадия горения водорода составляет ~90 % времени эволюции большинства звёзд. Диаграмма показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды.

Слайд #4

Диаграмма и внутреннее строение звезд Около 90 % звёзд находятся на главной последовательности. Их светимость обусловлена ядерными реакциями превращения водорода в гелий. Выделяется также несколько ветвей проэволюционировавших звёзд — гигантов, в которых происходит горение гелия и более тяжёлых элементов. В левой нижней части диаграммы находятся полностью проэволюционировавшие белые карлики.

Слайд #5

Светимость и размер звезд По распределению звезд в соответствии с их светимостью и температурой на диаграмме Герцшпрунга–Рассела выделены следующие классы светимости: сверхгиганты – I класс; яркие гиганты – II класс; гиганты – III класс; субгиганты – IV класс; главной последовательности – V класс; субкарлики – VI класс; белые карлики – VII класс. Солнце – звезда G2V. Расстояние до звезды r, абсолютная звездная величина М и видимая звездная величина m связаны простой формулой: M = m + 5 - 5lg r

Слайд #6

Зависимость «масса-светимость» и эволюция   L≈m3,9 В 1911–24гг астрономы Г. Рассел, Э. Герцшпрунг и А. Эддингтон установили, что для звезд главной последовательности существует связь между светимостью L и массой М, и построили диаграмму масса–светимость. Приближенно зависимость “масса- светимость” выражается отношением < 0,05 М - водород не загорается и протозвезда даже не переходят на главную последовательность. 0,05 – 0,5 М = протозвезда – главная последовательность (10 –18 млрд. лет) –КОРИЧНЕВЫЙ КАРЛИК. 0,5 – 1,5 М = протозвезда – главная последовательность (10 млрд. лет) – красный гигант – новая - БЕЛЫЙ КАРЛИК. 3,0 – 7,0 М = протозвезда - главная последовательность (0,5 млрд. лет) - СВЕРХНОВАЯ - НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА. 7,0 – 15,0 М = протозвезда - главная последовательность (40 млн.лет) - СВЕРХНОВАЯ - ЧЁРНАЯ ДЫРА. 20 – 30 М = превращается в ЧЁРНУЮ ДЫРУ. Скорость эволюции звезды определяется ее массой Звезда на главной последовательности находится пока внутри происходит термоядерная реакция, что зависит от массы и химического состава. Время жизни на главной последовательности самое долгое в эволюции. Для звезд разной массы: M=0,8M τ=20 млрд.лет M=M τ=10 млрд.лет M=1,5M τ=1,5 млрд.лет M=2,0M τ=0,8 млрд.лет M=5,0M τ=78 млн.лет M=15M τ=11 млн.лет M=20M τ=10 млн.лет

Слайд #7

Стадии эволюции звезды после ухода с главной последовательности тоже короткие. Типичные звезды, как Солнце, становятся красными гигантами, очень массивные – красными сверхгигантами. Звезда быстро увеличиваются в размере и ее светимость возрастает, что и отражено на диаграмме. Эволюция звезд типа Солнца

Слайд #8

Слайд #9

Положение звезды на диаграмме Герцшпрунга-Рассела изменяется в зависимости от возраста звезды. Звезды большой массы (сверхгиганты) быстро расходуют свою энергию, эволюционируя за сотни миллионов лет. Поэтому голубые сверхгиганты являются молодыми звездами. Эволюция звезд большой массы

Слайд #10

Красные карлики имеют малую массу, их эволюция продолжается до сотни миллиардов лет, поэтому они практически не успели сойти с главной последовательности. Эволюция красных карликов