Двойные звезды. Определение массы звезд

1.

Физическая
природа звёзд
Урок 27. Двойные
звезды. Определение
массы звезд.

2.

Физическая природа звёзд
Звёзды различны по
массе
размерам
температуре
(цвету)
строению
светимости
возрасту

3.

Цвет и температура
звёзд

4.

Цвет и температура звёзд
Звезды имеют самые разные цвета.
У Арктура желто-оранжевый оттенок,
Ригель бело-голубой,
Антарес ярко-красный.
Арктур
Ригель
Антарес

5.

Цвет и температура звёзд
Доминирующий цвет в спектре
звезды зависит от температуры
ее поверхности.
Закон Вина
0,0029
Т
λ =
мах
У различных звёзд максимум излучения
приходится на разные длины волн.
-7
Максимум излучения Солнца λ = 4,7х 10 м

6.

Гарвардская спектральная классификация звёзд
O один
B бритый
A американец
F финики
G жевал
K как
M морковь

7.

O Be A Fine Girl Kiss Me Right Now
Один Бритый Англичанин Финики
Жевал Как Морковь

8.

Студенты в ответ академику
Воронцову-Вельяминову Борису
Александровичу
Спектральный класс
O
B
A
F
G
K
M
О
Борис
Александрович!
Физики
Ждут
Конца
Мучений

9.

Гарвардская спектральная классификация звёзд
O
Be
A
Fine
Girl
Kiss
Mi
Солнце
G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9

10.

Гарвардская спектральная классификация звёзд
класс
O
B
A
F
G
K
M
эффективная температура (К)
цвет
26000–35000
голубой
12000–25000
бело - голубой
8000–11000
белый
6200–7900
жёлто - белый
5000–6100
жёлтый
3500–4900
оранжевый
2600–3400
красный

11.

12.

L 4 R T
2
I
2,512
I
( m2 m1 )
1
4
Светимость звёзд
L1
( M 2 M1 )
2,512
L2
4
6
L 10
L L 10 L
2
L
2,512
L 2,512
( M M )
(M M )
так как L = 1, получаем
или
lg L 0,4( M M )
Пример на страница 145

13.

назад

14.

Радиусы звёзд
Звёзды
гиганты
Нейтронные
звёзды
(пульсары)
карлики
сверхгиганты
чёрные
Альдебаран –
дыры
красный
гигант в
созвездии Тельца
– Бетельгейзе
Небольшая точкаАльфа
рядомОриона
с Сириусом
– его
( Сверхгигант)
спутник, белый карлик Сириус B.

15.

Сравнительные размеры звезд
Солнце
Вега
Арктур
Канопус
Антарес

16.

17.

18.

19.

Сравнительные размеры звезд

20.

Звезды самой большой
светимости (сверхгиганты)
действительно оказались
очень большими. Красные
сверхгиганты Антарес и
Бетельгейзе в сотни раз
больше Солнца по диаметру.
Красный гипергигант VV Цефея A спектрального класса M2 — вторая
по размеру в нашей галактике (после гипергиганта VY Большого Пса).
Радиус звезды приблизительно равен 730800000 км или 1050
радиусам Солнца, а светимость — в 275 000—575 000 раз больше.

21.

Диаметр красных карликов, относящихся к главной последовательности,
в несколько раз меньше солнечного.

22.

Самыми маленькими звездами являются белые карлики,
диаметр которых несколько тысяч километров.

23.

Расчеты средней плотности
звезд различных типов,
проведенные на основе
имеющихся данных об их
массе и размерах, показывают,
что она может значительно
отличаться от средней
плотности Солнца.
Средняя плотность некоторых
сверхгигантов составляет
всего 10-3 кг/м3, что в 1000 раз
меньше плотности воздуха при
нормальных условиях.
Другой крайностью является
плотность белых карликов –
около 109 кг/м3.

24.

25.

26.

Диаграмма «спектр-светимость»

27. ДВОЙНЫЕ ЗВЕЗДЫ

Масса звезд

28. Повторение материала

Существуют ли звезды спектрального класса
А с абсолютной звездной величиной +4m.
Какие звезды самые горячие?
Может ли светимость звезды спектрального
класса В превышать светимость Солнца в
10000 раз?
В каких пределах заключены массы звезд?
Какие звезды самые холодные?
Благодаря чему звезды светят?
Какие звезды называются гигантами?
Какие звезды называются карликами?

29.

Я долго стоял неподвижно,
В далекие звезды вглядясь, Меж теми звездами и мною
Какая-то связь родилась.
Я думал…не помню, что думал;
Я слушал таинственный хор,
И звезды тихонько дрожали,
И звезды люблю я с тех пор.
А. Фет

30.

ДВОЙНЫЕ ЗВЕЗДЫ - две звезды,
обращающиеся по эллиптическим
орбитам вокруг общего центра масс
под действием сил тяготения.
Приблизительно половина всех
”звезд" на самом деле - двойные или
кратные (несколько, не менее 3-х
звезд) системы , хотя многие из них
расположены так близко, что
компоненты по отдельности
наблюдать невозможно.

31.

32.

33.

34.

Двойные звезды
Визуальнодвойные
Оптическидвойные
Затменнодвойные

35. Образование двойных и кратных систем

• Теория промежуточного ядра: формирование
происходит за счет разделения протооблака
(молекулярное облако, которое образуется за
счет волнового движения матери).
• Теория промежуточного диска: в массивном
звездном диске происходит резкое охлаждение
газов и происходит разделение.
• Динамические теории: динамический процесс,
который «наращивает» новое тело.

36. Классификация двойных звезд (по способу наблюдения)

• Визуально-двойные: реально
увидеть раздельно.
Наблюдение происходит с
помощью телескопов.
• Спектрально-двойные:
двойная природа определяется
при помощи спектрального
анализа.

37. Оптически двойные звезды

По Мицару и
Алькору
древние греки
проверяли
зоркость глаза

38. Альфа Центавра

ТРОЙНАЯ
ЗВЕЗДА
НАИБОЛЕЕ
БЛИЗКАЯ К
СОЛНЕЧНОЙ
СИСТЕМЕ

39. Полярная звезда

• В составе
созвездия
Малой
медведицы;
• В 4,5 раза
больше
Солнца по
массе
(сверхгигант);
• Имеет два
«спутника».

40.

41.

42. Сириус - это тройная звезда

Сириус А -главная звезда в
расцвете сил
Сириус В (Щенок) белый карлик,
Сириус С - краснокоричневый карлик

43. Планетарная туманность NGC 3132: в центре двойная звезда

44. Системы звёзд

45. Пример кратной системы в созвездии α-Центавра

46. Альбирео: яркая и красивая двойная звезда

47. Альбирео – в созвездии Лебедя

48. Двойные звезды. Определение массы звезд.

49. Спектрально- двойные звезды

• …обнаруживаются по периодическому смещению
спектральных линий.
Большая часть двойных звёзд являются
тесными парами.
В таких системах возможно перетекание
вещества из поверхностных слоев массивной звезды
к компаньону.
Вещество под действием гравитационных сил
вращающейся малой звезды закручивается вокруг
нее, и образуется так называемый аккреционный
диск.
Большая звезда при этом может
потерять значительную массу и превратиться
даже в белого карлика.

50.

51.

52. Холодные звезды по виду похожи на коричневые карлики, но на самом деле они являются остатками обычных звезд, которые за

несколько миллиардов лет превратились в холодные
объекты размером с Юпитер из-за того, что материя с них была
перетянута соседней звездой - белым карликом.
Это двойная звезда,
которая состоит из двух
звезд, вращающихся
вокруг общего центра
масс с периодом 4-6
часов.

53. Затменно-двойные звезды (Алголи)

Звезды, изменяющие свой
блеск вследствие затмения
одного компонента
двойной звезды
Алголь (β Персея,
арабское "эль гуль" дьявол).

54. Определение масс звезд в двойных системах. 

Определение масс звезд в
двойных системах.
Учитывая, что Т¤=1 и
а=1, а массой Земли
можно пренебречь,
получим в солнечных
массах М1+М2=А3:Т2.

55.

56.

57.

58.

Строение звезд

59.

В зависимости от массы и размеров звезды различаются по внутреннему
строению, хотя все имеют примерно одинаковый химический состав
(95–98% их массы составляют водород и гелий).

60.

Звезды главной последовательности,
температура которых такая же, как у
Солнца, или ниже, похожи на него по
внутреннему строению.
Среди множества звезд этого типа
есть и такие, которые по многим
своим характеристикам являются
«двойниками» Солнца. Наиболее
яркой из них является β Гончих Псов.
У более горячих звезд главной
последовательности внешняя
конвективная зона отсутствует. В
этих звездах конвекция происходит в
ядре протяженностью до 1/4 их
радиуса, окруженном лучистой
оболочкой.

61.

Гиганты и сверхгиганты имеют очень
маленькое ядро (его радиус около
0,001 доли радиуса звезды).
Термоядерные реакции происходят в
окружающем его тонком слое; далее
на протяжении около 0,1 радиуса
звезды происходит передача энергии
излучением.
Практически весь остальной объем
(9/10 радиуса) составляет
протяженная конвективная зона.

62.

Белые карлики состоят из
вырожденного газа, давление
которого определяется лишь его
плотностью и не зависит от
температуры.
Равновесие такой «экзотической»
звезды, масса которой равна
солнечной, наступает лишь тогда,
когда она сожмется до размеров,
примерно равных размерам Земли.
Внутри белого карлика температура
достигает 10 млн К и практически не
меняется; только в тонкой оболочке
из «обычного» вещества она резко
падает до 10 000 К.

63.

Коричневые карлики обладают
слишком малой массой, что не
обеспечивает температуры,
необходимой для протекания
термоядерной реакции превращения
водорода в гелий.
Гравитационное сжатие их массы
достаточно лишь для того, чтобы
достигнутая температура обеспечила
в течение короткого (по космическим
меркам) времени превращение
дейтерия (тяжелого изотопа
водорода) в гелий.
Масса коричневых карликов
составляет всего лишь 0,01–0,07
массы Солнца. Про них можно
сказать, что они еще не звезды, но
уже не планеты.

64. Итог урока

1. Какие звезды называют
двойными?
2. Назовите виды двойных звезд.
3. Как можно определить массу звезд
в двойных системах?

65. Домашнее задание

§23
Упражнение 19
Урок 24 из рабочей тетради