Спектр и блеск – звёздный паспорт

1. Спектр и блеск – звёздный паспорт

Раскладываем звёзды по полочкам
Насонов Дмитрий Сергеевич
[email protected]
http://universarium.16mb.com
2016

2. Для «наблюдения» от УФ до ИК подходят одни и те же телескопы

Ближний
УФ
Ближний
ИК

3. Наблюдения с Земли и из космоса

Только космос!
Другие схемы
телескопов
Классические
телескопы
«нормального
падения лучей»
Микроволновая
Астрономия: уже не
совсем ИК, еще не
совсем радио
Вакуумный
УФ
Ближний
УФ
Спектр электромагнитного излучения

4. Как видит наш глаз

Максимум излучения Солнца

5. Что видит звездочет?

Положения звезд
абсолютные и
относительные?
Визуальную яркость звезд
Цвет звезд (на глаз!)
Изменения блеска
(возможно, цвета) со
временем относительно
других звезд

6. Что измеряют с помощью телескопа?

7. Оснащенный телескоп позволяет

Точно измерять положения звезд ->
Следить за изменением положения
Измерять яркость звезд в разных фильтрах ->
Измерять показатели цвета звезд
Накапливать свет от слабых источников
Получать спектры звезд
«Видеть невидимое»: УФ, ИК и другие диапазоны
…и на этом пока остановимся!

8. «Видим»

9. Когда большой телескоп - плохо

10. Межзвездная пыль и поглощение

11. Как измерить цвет?

12. Как астрономия стала астрофизикой

13. Призмы

14. Дифракционная решетка

Изобретение
спектроскопа – 1814 год
Создание
дифракционной решетки
– 1821 (1785)
Объяснение природы
темных линий в спектре
Солнца – 1859 год

15. Дифракционное зеркало и спектр аргона (открыт в конце 1890-х гг)

1-й порядок отдельно
2-й порядок
1-й порядок
0 (свет
проходит через
решетку)

16. Принцип Коперника

Все известные нам в настоящее время законы
природы действовали и будут действовать
всегда и во всех точках Вселенной
Значит, природа спектральных линий в земных
экспериментах та же, что и во «Вселенских»!
Однако до конца 1930-х годов были сомнения.
Например, гелий, изначально открытый в
спектре Солнца, более четверти века не
удавалось получить на Земле.

17. Спектр Солнца

18. Спектр Солнца

19. Спектр лампы накаливания

20. Спектр светодиодной лампы

21. Спектр газоразрядной лампы

22. Экспериментируем дома!

23. CD-Спектоскоп

24. Спектр Регула

25. Спектр Веги

26. Спектр Веги - одна из фотопластинок 1983 года с основного звездного спектрографа БТА

Увеличенный фрагмент:
Спектры сравнения
Линии водорода

27. Дельта Андромеды

28. Спектр Бетельгейзе

29. Фрагмент спектра Гаммы Кассиопеи

30. Спектр бурого карлика Luhman-16

31. Первая классификация спектров

32. Эмиссионные и абсорбционные спектры

Азот
Водород!

33. Эмиссионные и абсорбционные спектры

Азот
Водород!
Солнце

34.

35. Гарвардская спектральная классификация

36.

37. История

Изначально в классификации буквы латинского
алфавита располагались по порядку: от A до Q
исключая J
В 1897 году Антониа Мори из Гарвардской
группы — «гарема Пикеринга» — поменяла
местами классы B и A.
Современный вид классификация приобрела
благодаря Энни Кэннон из той же группы,
расположившей спектры звезд южного неба по
интенсивности водородных линий серии
Бальмера.

38. Эффекты светимости

39. Эффекты светимости

Спектральная классификация позволяет
определить температуру фотосферы звезды
Подробный спектр дает определить светимость
звезды
Вывод:
Иногда, не зная наверняка расстояние до звезды,
можно по одному спектру определить ее
положение на диаграмме Г-Р.

40. ГП диаграммы Г-Р: время жизни и масса

41. Спектр Солнца

Много линий железа –
Солнце металлическое?..

42. Сесилия Хелена Пейн-Гапошкина (1900—1979)

43. Сесилия Пейн-Гапошкина

определила химический состав
звездных атмосфер
пришла к выводу, что
относительное содержание
элементов у большинства звезд
одинаково и не отличается от
наблюдаемого на Солнце

44. Спектры звезд и физика

В первую очередь спектры говорят о
температуре и давлении в атмосфере звезды
Химический состав: мы видим спектральные
линии, соответствующие химическим элементам
Но сделать вывод о содержании (количестве)
определенного элемента в звезде не так-то
просто, как может показаться
Смещения линий говорят о скорости звезды
вдоль луча зрения
И многое другое ;)

45.

46. Спектральная классификация

Домашнее
задание!
Классы
Бурых
карликов
L
T

47. Что нужно знать

Необходимые знания для понимания
физики звезд

48. Вещество состоит из атомов

49. Вещество, образовавшееся в звездах…

50. …и при рождении Вселенной

Водород и его
изотопы:
Дейтерий и
Тритий

51. Гелий

В процессе Большого Взрыва за 17
минут нуклеосинтеза образовались
атомы - первичное вещество
Вселенной:
75% - Водород, ~25% - Гелий-4
0.01% - Дейтерий,
~10-10% - Литий и Бериллий.
И всё!
Red Bull Stratos (Австрия), 14.10.2012,
Феликс Баумгартнер

52. Атомы объединяются в молекулы

C60, фуллерен

53. Атомы объединяются в молекулы

При относительно низких температурах
атомы образуют связанные структуры
В начале ХХ века свидетельств о наличии
молекул в космосе не было
Первые наблюдения появились в 30-е годы
Сегодня известно около 170 различных молекул
Самая сложная молекула, найденная в космосе –
C60, фуллерен – почти пылинка!
При температурах в тысячи градусов
молекула неизбежно разваливается на атомы

54. Барнард 68, холодное (8-17 K) молекулярное облако

55. Расстояние 300-500 св. лет, масса 2-3Mo

56. Молекулярная колыбель звезд и их смертное одро

Звезды рождаются в гигантских холодных
молекулярных облаках
Облако сжимается, температура повышается и
молекулы рассыпаются на атомы
В околозвездном веществе из молекул образуются
планеты
В конце жизни звезда сбрасывает оболочку, в
которой мы вновь наблюдаем молекулы
Сложная жизнь невозможна без молекул, то есть в
экстремальных условиях

57. Все рождено из пыли и все обратится в пыль

58.

59. Элементарные частицы

60.

61.

62. Античастицы

63. О мире элементарных частиц мы узнали многое благодаря ускорителям…

64. …и космосу

Звезды – ядерные реакторы Вселенной
Благодаря звездам во Вселенной образовались
тяжелые элементы
Энергия нуклеосинтеза излучается звездами в
космическое пространство