9.50M

Категория:

Астрономия

Мегамир. Звезды, галактики, Вселенная Вселенная однородна. Средняя плотность (Тема 3)

1.

Тема 3. Мегамир. Звезды,
галактики, Вселенная
Вселенная однородна. Средняя плотность
3
-29
вещества во Вселенной 10 г/см. (по массе это
меньше массы одного электрона в кубическом
сантиметре). Масса наблюдаемой части
56
54
Вселенной 10 – 3·10 г . Возраст Вселенной T
13,77 млрд.лет (земных).
Постоянная Хаббла (Hubble) H = 74/67,4 (
–18
км/c·Мпс) = 2.44·10 с (H = 1/T);
-20
Плотность излучения:
4·10 Дж/ см 3

2.

Структурные элементы Вселенной
«Ячейки» (cells), «соты»
Скопления галактик. Галактики
Звездные скопления
Газо-пылевые туманности
Звезды
Планеты (малые планеты)
Метеорные тела. Космическая пыль.
Межзвездный газ
Излучение – фотоны разных энергий.

3.

4.

Тёмная материя — гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и
напрямую не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы вещества делает невозможным её
прямое наблюдение.
Вывод о существовании тёмной материи сделан на основании косвенных признаков поведения
астрофизических объектов и по создаваемым ими гравитационным эффектам. Обнаружение природы
тёмной материи поможет решить проблему скрытой массы, которая, в частности, заключается в аномально
высокой скорости вращения внешних областей галактик

5.

ЗВЕЗДЫ
(STARS)
Что мы знаем о самых
распространенных
макроскопических объектах
космоса

6.

По физическим характеристикам
делятся на:
Нормальные звезды
Белые карлики
Нейтронные звезды.

7.

Звезды в устойчивом состоянии – это
образования, состоящие из ионизованного
газа (плазмы), которая находится в
состоянии термодинамического и
гидродинамического равновесия.
Термодинамическое равновесие
поддерживается равенством энергии,
выделяющейся в ходе ядерных реакций и
энергии, излучаемой звездой.
Гидродинамическое равновесие
поддерживается равенством сил
внутреннего давления и сил
гравитационного сжатия.

8.

Характеристики звезд
Радиусы (в радиусах Солнца)
Массы (в массах Солнца)
0,1 – 60-80
Светимости (в солнечных ед.) 10-6 - 106
Наивысшие светимости 1039-1040 эрг/с
Средняя плотность
главная последовательность
0,1 - 25
красные гиганты и сверхгиганты 10 - 1000
главная последовательность 0,01 - 100 г/см3
красные гиганты и сверхгиганты 10-7 - 1 г/см3
Температуры поверхностей 3000 - 50000 К

9.

10.

«Нормальные» звезды
Звезды
бывают
такие
разные большие и
маленькие,
горячие и
холодные,
яркие и
тусклые...

11.

Характеристики звезд
•Химический состав: H, He, остальное примеси
•Источник энергии - реакции термоядерного
синтеза: H==>He, He==>C,O,Ne и т.д.
•Превращение водорода в гелий дает больше
80% всей вырабатываемой в ходе эволюции
энергии!!!
•Время жизни на стадии ядерного горения
лежит в пределах от 106 до 1011 лет.

12.

Как классифицируют звезды
•По спектрам: O B A F G K M (J N) + (S, C)
•По классам светимости: от I до VII
•Место Солнца в классификации - G2V

13.

«Самая важная диаграмма в астрофизике»
O
B
K
M
Диаграмма
ГерцшпрунгаРессела
Помогает
изучать
эволюцию
звезд,
оценивать их
возраст,
исследовать
различные
процессы,
идущие в
звездах.

14.

15.

16.

17.

18.

Хромосфера Солнца видна только в моменты полных
солнечных затмений. Луна полностью закрывает фотосферу,
и хромосфера вспыхивает, как небольшое кольцо яркокрасного цвета, окруженное жемчужно-белой короной.
Хромосфера получила свое название именно из-за этого
явления (греч. «окрашенная сфера»).

19.

Солнечный ветер и магнитосфера
Земли

20.

21.

22.

23.

Рождение и смерть звёзд во Вселенной
2016 г. ~ 1 час
Как рождаются звезды во
Вселенной и как они умирают,
становясь смертоносной силой
для всего космоса ~ 43 мин

24.

Рождение звезд
•Звезды рождаются группами - «Звездными
ассоциациями».
•Размеры исходных облаков - десятки световых лет.
•Массы исходных облаков - не менее 10000 Масс
Солнца.
•Концентрации вещества - до 104 атомов в см3.
•Температуры: газ - около 100 К, пыль - около 3-4 К.
•Состав - атомы и молекулы.
•Время формирования - до миллиона лет.
•Яркий пример - туманность Ориона.

25.

Та самая туманность Ориона

26.

27.

Беглый взгляд на эволюцию звезд
Это путь
развития звезды
типа Солнца.
Тем не менее
все звезды
проходят его,
разница лишь во
времени,
которое зависит
главным
образом от
массы звезды.

28.

ПЛАНЕТАРНАЯ ТУМАННОСТЬ

29.

Звезды (белые карлики)
Радиусы (в радиусах Солнца)
0,01
(примерно земных размеров)
Массы (в массах Солнца) не более
1,4
Средние плотности
105 - 107 г/см3
Молодые БК относятся к
спектральным классам O B
Температура внутри слабо меняется с
глубиной

30.

Переменные звезды – это звезды, блеск
которых меняется (беспорядочно или
периодически)
Затменно-переменные звезды
•Типа β Персея или β Лиры.
•Изменение блеска достигает порядка 1m.
•Периоды изменений блеска от 10h до 10000d.
•Все они являются двойными звездами.

31.

Переменные звезды (физические
- эруптивные)
Молодые звезды
быстрые неправильные переменные
(типа T Тельца или RW Возничего)
вспыхивающие (типа UV Кита)
Новые, повторные новые, звезды
типа U Близнецов, новоподобные и
симбиотические переменные.

32.

Переменные звезды
(физические - пульсирующие)
Переменность связана с пульсациями.
Периоды очень разные:
доли суток
десятки суток
сотни суток
(RR Лиры)
(цефеиды, RV Тельца)
(Мира Кита)
Всего известно около 15 тысяч ПЗ

33.

Сверхновые
Еще один вид эруптивных
переменных, вспыхивающий
лишь один раз
Звезда с массой, большей
чандрасекаровского предела (>1,5
Мс)
Энергии, выделяемые при
вспышках достигают 1051 эрг/сек
(!), что сравнимо с полной
светимостью Галактики.
Набор яркости - несколько дней
Спад яркости - несколько
месяцев

34.

35.

Звезды (нейтронные звезды)
Радиусы
7 - 20 км
Массы (в массах Солнца) не
Средние плотности
1013 Периоды осевого вращения
Температуры «молодых» НЗ
Все пульсары являются НЗ
более 2 - 3
1014 г/см3
10-3 - 10 с
до 109 К

36.

Черная дыра
Чёрная дыра́ — область в пространствевремени, гравитационное притяжение
которой настолько велико, что покинуть её не
могут даже объекты, движущиеся со
скоростью света.
Граница этой области называется горизонтом
событий, а её радиус (если она сферически
симметрична) — гравитационным радиусом.
В простейшем случае сферически
симметричной чёрной дыры он равен радиусу
Шварцшильда:
2GM
Rg
2
c