Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Радиоизлучение и активность галактикСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Среди обнаруженных источников космического радиоизлучения некоторые располагаются в нашей Галактике, а многие оказались явно внегалактическими. Основной источник радиоизлучения в Галактике - межзвёздный газ (преимущественно водород, особенно сильно излучающий на волне l = 21 см). Кроме того, непрерывное тепловое радиоизлучение даёт ионизованный газ, оно особенно велико в газовых эмиссионных туманностях, окружающих горячие звёзды. Наконец, сильными источниками радиоизлучения нетеплового характера являются туманности –остатки вспышек сверхновых, а также центральная часть Галактики. Этот тип радиоизлучения вызывается высокоскоростными (релятивистскими) электронами, которые, попадая в магнитное поле, излучают свет (если энергия электронов и магнитное поле достаточно велики) или радиоволны (если магнитное поле слабее).
В спиральных галактиках и неправильных галактиках типа Магеллановых Облаков также обнаружено радиоизлучение в линии 21 см. Но его не удаётся обнаружить даже у ближайших эллиптических и линзообразных галактик. О том, что в их ядрах всё же есть межзвёздный газ, говорят яркие запрещенные спектральные линии кислорода, но вообще газа в них немного. Мощность радиоизлучения нормальных галактик ниже мощности их оптического излучения галактик, у которых радиосветимость сравнима с оптической светимостью, были названырадиогалактиками. Излучение радиогалактик имеет нетепловой характер. У радиогалактик умеренной мощности основным источником радиоизлучения является область ядра. Среди них есть галактики с голубыми звездообразными ядрами), и сейфертовские галактики- спиральные галактики с чрезвычайно яркими ядрами, линейчатые спектры которых указывают на бурные внутренние движения газа - со скоростями 1000- 3000 км/с. Чувствительность современных радиотелескопов столь высока, что мощные радиогалактики наблюдаются на огромных (космологических) расстояниях (8- 10 млрд. световых лет). Ближайшей к нам мощной радиогалактикой является двойная галактика Лебедь А (расстояние до неё ≈ 630 млн. световых лет). Проблема отождествления радиоисточников с видимыми космическими объектами далеко не решена. Не существует пока такого внешнего признака, по которому можно было бы определить, что из двух близких оптически схожих галактик радиогалактикой является одна из них, а не другая. Для большинства внегалактических радиоисточников пока вообще не найдено соответствующих им оптических объектов. В 1963 г. на месте пяти известных радиоисточников были обнаружены объекты особой природы. Их назвали квазизвёздными радиоисточниками (сокращённо квазарами). По современным представлениям, квазары - это активные ядра очень далёких галактик. Число открытых квазаров превышает 1500. Число отождествлённых радиогалактик, т. е. оптически опознанных внегалактических радиоисточников, достигло двух тысяч. Этого всё ещё недостаточно для получения верных представлений об их роли и месте в процессе развития Вселенной. Так, пространственное распределение внегалактических радиоисточников оказывается крайне равномерным. В то же время оптически исследованные галактики показывают тенденцию к образованию скоплений и сверхскоплении. Это важное различие в распределении внегалактических объектов ещё предстоит объяснить.
Галактика Млечный путь Наша галактическая система— рядовая звездная система. На небе в ясную безлунную ночь хорошо видна яркая белесоватая полоса — Млечный Путь. Он простирается (при вечерних наблюдениях) через созвездия Скорпиона, Стрельца, Орла и дальше вверх к Лебедю, Цефее и Кассиопее. При утренних наблюдениях можно проследить его другую ветвь: по созвездиям Персея, Возничего, Тельца, Близнецов, Ориона и Большого Пса. В Южном полушарии он проходит через созвездия Парусов, Киля, Южного Креста и Центавра. Таким образом, Млечный Путь образует на небе полный круг. Его светлое сияние происходит в основном из-за свечения бесчисленного количества слабых звезд. Представление о том, что Млечный Путь состоит из огромного числа звезд, восходит еще к Демокриту. Его догадку подтвердил Г. Галилей с помощью своего телескопа. У. Гершель обратил внимание, что в направлении созвездия Геркулеса звезды как бы раздвигаются, а на противоположной стороне — сближаются: подобное впечатление получается при движении по дороге, по обеим сторонам которой высажены деревья. Таким образом, Солнце движется по отношению к ближайшим звездам, и расстояния до них неодинаковы. Основателем звездной астрономии считается У. Гершель. Из своих наблюдений он заключил, что протяженность Галактики порядка 5800 св. лет, а ее толщина — 1100 св. лет. Гершель не знал о существовании межзвездного газа, поглощающего излучение звезд, в результате чего размеры Галактики кажутся нам уменьшенными в 15 раз. В XX в. были определены форма и масштабы этой гигантской звездной системы и установлено место, которое занимает в ней наше Солнце. Солнечная системанаходится между спиральными рукавами, один из которых виден в направлении на центр Галактики в созвездии Стрельца, а другой — в противоположном направлении, в созвездии Персея. Именно в направлении на созвездие Стрельца Млечный Путь выглядит наиболее ярко. Галактика — это гигантская звездная система, состоящая почти из 200 млрд звезд, и Солнце — одна из них. Вообще галактики — огромные вращающиеся звездные системы. Они различаются и по внешнему виду, и по характеристикам. Помимо звезд, в галактики входит межзвездное вещество: газ, пыль, частицы космических лучей. Считают, что некоторые галактики по ряду свойств и по внешнему виду похожи на нашу Галактику, называемую Млечный Путь. Из их фотографий можно заключить, что это достаточно тонкий диск с утолщением в центре(рис. 20). В этом месте Галактика простирается на область с радиусом в 25 кпк и толщиной около 2 кпк, на расстоянии в 10 кпк от центра находится Солнечная система. Она движется вокруг центра Галактики почти по окружности со скоростью 240 км/с. Орбита Солнца лежит в плоскости Галактики, один оборот длится 240 млн лет. Maccа центральной части Галактики порядка 3 • 1041 кг. Предполагают, что большая масса рассредоточена на периферии Галактики, в области радиусом около 100 кпк. Многие звезды образуют группы — скопления. Эволюционные процессы связаны с такими характеристиками звезд, как возраст, химический состав, характеристики движений и пространственное расположение. Возраст звезд находится в достаточно большом диапазоне значений: от сотен тысяч лет (возраст самых молодых звезд) до 15 млрд лет (возраст Вселенной). Есть звезды, образующиеся на наших глазах и находящиеся в протозвездной стадии. Все звезды, по терминологии Бааде, предложенной в 1944 г., принято называть звездным населением. В плоскости Галактики расположены звезды молодые и среднего возраста — население I, или диска (звезды Главной последовательности спектральных классов О и В — самые молодые и горячие, G, К, М — карлики). Это рассеянные звездные скопления, горячие звезды — гиганты и сверхгиганты, сверхновые звезды, долгопериодические цефеиды, молекулярные облака, светлые и темные туманности. Возраст их порядка 107— 108 лет, они недавно образовались из межзвездного газа, поэтому находятся в плоскости вблизи него. Сейчас межзвездного газа по массе немного—около 5 % общей массы, и он сконцентрирован в спиральныхрукавах. Наше Солнце находится посередине между двумя спиральнымирукавами (см. рис. 4). Самые старые составляют население II, или гало(шаровые скопления, содержащие до 1 млн звезд; рассеянные скопления, содержащие лишь 100-1000 звезд; (субкарлики IIпеременные типа RR Лиры); к старым относятся красные карлики, красные гиганты и цефеиды. Их возраст порядка 10 10 лет. Старые объекты находятся ближе к центру Галактики.
100 000 св. лет Рис. 4. Положение Солнечной системы в Галактике (отмечено крестиком): а — вид сверху; б — вид сбоку. Промежуточную по возрасту группу занимают звезды, заполняющие диск Галактики толщиной около 1 кпк. Это новые звезды, планетарные туманности, яркие красные гиганты, расположенные в ядре Галактики. Сравнительно молодые звезды верхней части Главной последовательности входят обычно в состав рассеянных скоплений. Непосредственному наблюдению доступны около 1 000 таких скоплений, и все они принадлежат диску. Кроме рассеянных скоплений, в Галактике более 100 шаровых скоплений. Они получили такое наименование потому, что в центре скопления блеск близко расположенных звезд сливается в яркий фон. Ближайшее шаровое скопление можно видеть в созвездии Центавра даже невооруженным глазом в виде размытого пятна. Шаровые скопления очень устойчивы, они образуют сферическую подсистему. В них много бело-голубых звезд и мало красных гигантов. Многие из шаровых скоплений являются источниками мощного рентгеновского излучения. Это объясняют аккрецией (падением) межзвездного газа на черные дыры, находящиеся, по мнению некоторых ученых, в центре шаровых скоплений. Межзвездный газ относят к населению диска, поскольку по своему химическому составу, расположению и характеру движения он ближе всего к молодым звездам. В спектрах были открыты линии межзвездного натрия, калия, железа, титана и водорода (по косвенным данным, например, потому, что водород образует вместе с атомом углерода молекулу СН). Измерения взаимных положений компонентов в спектрах позволили составить схемы обращения облаков вокруг центра Галактики. В 1951 г. советские астрономы Г. А. Шайн и В. Ф. Газе при фотографировании неба сквозь светофильтры, выделяющие отдельные эмиссионные линии водородной серии Бальмера, открыли более 200 туманностей, которых не видно на обычных фотографиях. Сейчас установлено, что средняя плотность водорода в межзвездной среде порядка 0,1 частицы в 1 см3, тогда как в плотных облаках — до нескольких тысяч. Соотношение водорода и гелия в межзвездной среде оценивается как 9:1. В спиральных рукавах плотность водорода примерно на порядок выше, чем между рукавами. Межзвездная среда ослабляет свет звезд примерно на 0,6 звездной величины на 1 пк, как доказал в 1847 г. русский астроном В. Я. Струве, а советский ученый П. П. Паренаго вывел формулу учета этого ослабления. Межзвездная среда похожа на пыль, концентрация которой в 100 раз меньше газовой. Ее частицы напоминают ледяные загрязненные кристаллики с Т ≈ 17 К. Газопылевые облака поглощают свет далеких звезд, при этом их поглощательная способность пропорциональна 1/λ. Например, ядро Галактики удается наблюдать только в инфракрасном и радиодиапазонах. В центре Галактики обнаружен мощный источник радиоизлучения Стрелец А. В нем предполагают наличие массивной черной дыры, окруженной газовым диском диаметром около 1 млрд км. Из ядра, линейные размеры которого оценивают в 4 тыс. св. лет, с огромными скоростями (до 600 км/с) выбрасываются сгустки вещества, масса которых за год оценивается в массу Солнца. В основном облака концентрируются вблизи галактической плоскости. Туманности скрывают тайны строения нашей Галактики. Ядро Галактики изучено плохо, поскольку центральная область почти недоступна для наблюдений из-за сильного поглощения в межзвездной среде. Наблюдения в разных областях спектра позволили установить размер ядра примерно в несколько килопарсек. Плотность звезд достигает 107 звезд/пк3, тогда как вблизи Солнца — 0,1 звезд/пк3. В центре Галактики находится источник нетеплового излучения (Стрелец А); вероятно, очень быстрые электроны, которые возникают при вспышках сверхновых звезд или пульсаров, ускоряются в магнитных полях. Мощное излучение от ядра существует в радиодиапазоне и в инфракрасной области. Есть предположения, что это массивное быстро вращающееся плазменное тело — «магнетоид» или черная дыра. Движения старых и молодых звезд в Галактике имеют различия. У старых — большие эксцентриситеты орбит, а молодые движутся почти по окружностям. Получаются две подсистемы: молодые звезды быстро вращаются внутри почти неподвижной системы более старых звезд. Оказалось, старое население Галактики более или менее равномерно занимает почти сферический объем, концентрируясь ближе к центру, а молодое — концентрируется в диске, толщина которого в десятки раз меньше радиуса. Поэтому на больших расстояниях от центра преобладает излучение звезд диска, а вблизи центра — излучение сферической подсистемы. Возникает некое утолщение диска в его центре. Советский ученый Б. В. Кукаркин выделил в Галактике три подсистемы: плоскую, промежуточную и сферическую, различающиеся по степени сосредоточенности звезд. Он показал, что звезды с одинаковыми физическими характеристиками одинаково распределены в пространстве. Вблизи Солнца пространственные скорости звезд различны по величине и направлению и составляют относительно Солнца 20-30 км/с. Обнаруживается и вращение вокруг центра Галактики. Участвуя в общем движении Галактики, Солнце вместе со своей системой движется со скоростью 240 км/с и делает полный оборот вокруг центра за 240 млн лет. Этот промежуток времени называют галактическимгодом.Направляя радиотелескоп в разные участки Млечного Пути, ученые изучили распределение водорода в пространстве облаков, линия водорода на λ = 21 см оказалась расщепленной на несколько отдельных компонентов. По водородным линиям установлены спиральные рукава,вдоль которых образуются молодые звезды. Лучевые скорости звезд определяют по доплеровскому смещению спектральных линий. Сравнение фотографий звезд, сделанных через достаточно большие интервалы времени, показывает наличие двух составляющих — лучевой (по направлению к наблюдателю) и тангенциальной. Для представления о пространственной скорости необходимо знать обе составляющие. Если лучевую определяют по эффекту Доплера, то для расчета тангенциальной составляющей нужно знать и расстояние до звезды. Звезды гало и диска Галактики различны и по своим пространственным скоростям: у звезд гало скорости в 4-5 раз больше.
Отличия химического состава (различное содержание тяжелых элементов) звезд гало и диска позволили выстроить последовательность жизни звезд. Предполагается, что Галактика как система звезд образовалась примерно 13 млрд лет назад. На «дозвездной», или «до-галактической», стадии развития вещество Вселенной не содержало никаких элементов, кроме водорода (3/4) и гелия (1/4). Гравитационные силы сжимали облако, и возникли первые неоднородности, среди которых выделились области с большой плотностью и в которых начался процесс звездообразования. Возникли и первые скопления звезд. Появились шаровые и рассеянные скопления, в них сформировалось некоторое количество звезд классов О и В. Они «сгорели» за 1 млрд лет, закончив свою эволюцию вспышкой сверхновой. Более тяжелыми элементами обогатили межзвездную среду оболочки взрывающихся звезд. Первые поколения звезд содержат элементы более тяжелые, условно их называют металлами. Появление тяжелых элементов говорит о том, что, прежде чем попасть в эти звезды, первичное вещество подверглось каким-то ядерным превращениям и обогатилось тяжелыми элементами. Большинство звезд имеют малую массу, которой недостаточно для выработки тяжелых металлов путем термоядерных реакций. Такие звезды, как наше Солнце, способны только превращать водород в гелий, поэтому их химический состав не меняется и соответствует тем химическим элементам, из которых они образовывались. Тот факт, что молодые звезды гораздо богаче металлами, чем старые (у Солнца металлы составляют 2-3 % массы), и что межзвездная среда имеет близкий процент содержания металлов, говорит Метагалактика
Совокупность галактик всех типов, квазаров, межгалактической среды образует Метагалактику - доступную наблюдениям часть Вселенной. Метагалактика, как и составляющие её системы, имеет специфические свойства, особенности структуры и следует собственным закономерностям развития. Красное смещение отражает, по сути дела, одно из важнейших свойств Метагалактики. Смещение линий в спектрах галактик в сторону длинных волн связано с увеличением размеров Метагалактики - "разлётом" скоплений галактик. Попытки иначе объяснить красное смещение не удались. Более того, всё новые и новые факты наблюдений, например, открытие реликтового излучения, получают своё естественное объяснение только при подобном толковании красного смещения. Из явления расширения Метагалактики вытекает, в частности, что раньше расстояния между галактиками и скоплениями галактик были меньше. А если учесть, что сами галактики в ранние эпохи развития были протяжёнными и разреженными газовыми облаками, то когда-то, миллиарды лет назад, границы этих облаков смыкались, т. е. все они выделялись из первоначально почти однородной газовой среды, находящейся в состоянии быстрого расширения. Другое важное свойство Метагалактики - закономерность распределения в ней вещества. В галактиках сейчас основная масса вещества сосредоточена в звёздах, и только несколько процентов вещества, главным образом в спиральных и неправильных галактиках, приходится на межзвёздную среду (газ и пыль). В табл. 3 приведены значения ср. плотности вещества в звёздах, звёздных системах и в Метагалактике.
Некоторая часть материи Метагалактики находится в форме излучения и элементарных частиц. Плотность "лучистой" материи составляет менее 10-3 от плотности вещества, но плотность, обусловленная элементарными частицами (главным образом нейтрино, если они обладают массой покоя), может оказаться достаточно большой и довести плотность материи во Вселенной до критического значения ~10-29 г/см3. По мере перехода от галактик к системам галактик всё более высоких степеней организации (группы, скопления, сверхскопления) массы вещества в одинаковых объёмах, намного превышающих размеры сверхскоплений, получаются сравнимыми, а средняя плотность вещества оказывается одного порядка. С гораздо большей точностью однородность Вселенной доказывается по наблюдениям реликтового излучения, интенсивность которого одинакова по всем направлениям. Равномерное распределение материи в масштабах Метагалактики определяет одинаковость свойств материи и пространства во всех частях Метагалактики (однородность) и одинаковость их во всех направлениях (изотропия). Эти важные свойства Метагалактики характерны, по-видимому, для современного состояния Метагалактики, однако в прошлом, в самом начале расширения, анизотропия и неоднородность материи и пространства могли существовать. Поиски следов анизотропии и неоднородности Метагалактики в прошлом представляют собой сложную и актуальную задачу внегалактической астрономии, к решению которой астрономы еще только подходят. Звезды и их эволюция.
Классификация звезд Звезды - космические тела, состоящие из сильно ионизированного газа, в которых: - вся энергия, высвобождаемая при термоядерных реакциях, излучается через звездную атмосферу в космос(в недрах звезд t=10млн градусов); - давление газа внутри звезды уравновешивает вес ее внешних слоев. Классификация звезд основывается на таких характеристиках звезд, как масса, светимость (полное количество энергии, излучаемое звездой), радиус и температура поверхностных слоев. Температура звезды определяет цвет звезды, т. е. ее спектральные характеристики. Температуру нагретого тела оценивают по зависимости интенсивности излучения от длины волны. Чем выше температура излучающего тела, тем дальше в область коротких волн сдвигается максимум интенсивности излучения. Этот факт сформулирован в законе Вина: длина волны, соответствующая максимуму энергии, излучаемой абсолютно черным телом, обратно пропорциональна его температуре. Если температура поверхностных слоев звезды (как и любого нагретого тела) 3000-4000 К, то ее цвет красноватый, при температуре 6000-7000 К — желтоватый. Очень горячие звезды имеют белый и голубоватый цвета (10 000-12 000 К). Подавляющее большинство звезд имеют температуру около 3500 К. Самые высокие температуры соответствуют голубым звездам, самые низкие - красным.
Таким образом, измерение зависимости интенсивности излучения от его длины волны позволяет оценить температуру поверхности звезды. Светимость звезды (количество энергии, испускаемое звездой в единицу времени) определяют с использованием так называемой «величины» звезды (звездной величины). По определению, две звезды, отличающиеся по наблюдаемой светимости (блеску) в 100 раз, будут отличаться друг от друга на 5 видимых звездных величин. Нетрудно подсчитать, что блеск звезды нулевой и 20-й звездной величин будет отличаться в 100 миллионов раз. По международным соглашениям, отсчет звездных величин первоначально был установлен по Полярной звезде, ее звездная величина была принята за +2. Однако оказалось, что Полярная звезда — переменная и не подходит для этих целей. Поэтому сейчас нуль-цункт установлен при помощи других звезд, светимость которых точно измерена. Звезда, имеющая звездную величину +3, ярче Полярной в 2,512 раза, а звездную величину + 1 — слабее Полярной в 2,512 раза. Сириус ярче Полярной звезды в 25 раз, что соответствует разности звездных величин 3,5. Поэтому звездная величина Сириуса +2,0 - 3,5 = —1,5. Невооруженным глазом видны звезды, имеющие звездную величину +6 и меньше. Шкала видимых звездных величин, доступных для наблюдения современными оптическими приборами, заключена от -26,7 для Солнца(самой яркой звезды нашего неба) до +24 для самой слабой из видимых звезд. Два фактора обусловливают этот огромный диапазон звездных величин: диапазон присущих звездам значений светимости и разнообразие их расстояний от Земли. Солнце гораздо ярче других звезд. Однако это совсем не значит, что его светимость самая большая. Оно просто близко. Для корректного сравнения светимостей необходимо исключить фактор расстояния. В связи с этим введено понятие абсолютной звездной величины как видимой звездной величины, которую звезда имела бы, находясь на расстоянии 10 пс от Солнца. Именно эта характеристика и будет определять светимость звезды. Абсолютная звездная величина Солнца +5. Так как расстояния до Солнца и Проксимы Центавра меньше 10 пс, то их абсолютные звездные величины меньше видимых звездных величин. Для остальных звезд — абсолютные звездные величины больше видимых звездных величин. Возникает вопрос: почему так важно уметь сопоставлять характеристики звезд, учитывать поправки на расстояние и другие причины (например, межзвездное поглощение), о которых мы не говорим? Только в этом случае мы можем получать объективную информацию о звезде и имеем возможность сопоставления поведения разных звезд на разных этапах эволюции. Измерив, расстояние до звезды (используя для достаточно близких звезд метод параллакса) и видимую звездную величину, мы получаем абсолютную звездную величину звезды, являющуюся мерой ее светимости. По измерениям зависимости интенсивности излучения звезды от длины волны можно установить ее температуру. Известно, что энергия, излучаемая единицей площади поверхности нагретого тела, пропорциональна четвертой степени температуры Т тела (закон Стефана-Больцмана): Q = σТ4 (1) Полная энергия, испускаемая звездой (светимость), будет определяться радиусом звезды R: L = 4nσR2T4 (2). Здесь σ— постоянная величина. Отсюда мы можем оценить радиус звезды, абсолютная звездная величина и температура которой известны. Для этого надо использовать соотношения (1) и (2) для Солнца (абсолютная звездная величина +5, радиус 700 000 км, температура 6000 К) и составить пропорцию. Радиусы звезд меняются в очень широких пределах. Есть звезды, по своим размерам не превышающие Землю («белые карлики»). Нейтронные звезды имеют радиусы в несколько десятков километров. Существуют огромные «пузыри» — сверхгиганты, внутри которых может поместиться орбита Марса (тысячи радиусов Солнца). Массы звезд изменяются в сравнительно узких пределах. Очень мало звезд, массы которых больше или меньше массы Солнца в 10 раз. Типичные значения масс звезд лежат в диапазоне 0,03-60 масс Солнца. Плотность Солнца 1,4 г/см3, плотность «пузырей» — в миллионы раз меньше. Плотность «белых карликов» и нейтронных звезд — до 1012 г/см3. По массе их можно разделить на 4 группы в сравнения с массой Солнца: 1) до 1,4 массы Солнца, их эволюция аналогична нашему Солнцу; 2) 1,4-2,5 массы Солнца; 3) 2,5-25 массы Солнца и 3) 25-75 массы Солнца. При возрастании температуры меняется не только длина волны, которой соответствует максимум излучения, но и проявляется влияние внешних оболочек звезды на ее спектр. Возможна классификация звезд по особенностям их спектров излучения. Спектральная классификациясодержит семь классов, обозначаемых буквами О, В, A, F, G, К, М — от самых горячих звезд к самым холодным. (Мнемонические правила: Один Великий Англичанин Финики Жевал Как Морковь; О, Be A Fine Girl, Kiss Me.) Каждый класс разбивается на 10 подклассов — ВО, В1, В2... В9. Солнце — звезда класса G2.
Внешние оболочки звезды, как правило, представляют собой сильно ионизированные водород и гелий, плазму с одинаковым числом положительно и отрицательно заряженных частиц. Тяжелые элементы, также в ионизированном состоянии, присутствуют в виде незначительных «добавок». Заметим, что возможна ситуация, когда атомы полностью потеряют электроны. В этом случае отдельно существуют ядра и электроны, понятие химического элемента исчезает. Химический состав звезды определяют по ее спектру излучения. Средний химический состав наружных слоев звезды выглядит примерно следующим образом. На 10 000 атомов водорода приходится 1000 атомов углерода, пять атомов кислорода, два атома азота, один атом углерода, 0,3 атома железа. Содержание других элементов еще ниже. В то же время необходимо отметить, что тяжелые элементы, занимая во Вселенной весьма скромное место, определяют характер эволюции звезд. Кроме того, вопрос возникновения жизни на Земле, существования жизни во Вселенной прямо связан с эволюцией химических элементов, их происхождением. Класс А включает так называемые водородные звезды со спектрами излучения, характерными для водорода. Типичная звезда этой группы — Сириус. Класс F включает звезды, в спектрах которых особо выделяются спектральные линии кальция и водорода. К классу G относятся звезды, в спектрах которых, кроме спектральных линий кальция и водорода, видны спектральные линии многих металлов, особенно железа. Солнце принадлежит к этой группе, поэтому звезды такого типа часто называют звездами солнечного типа. Звезды класса К имеют в спектрах интенсивные линии кальция и линии, указывающие на присутствие других металлов. В класс М входят звезды, спектры которых содержат полосы, характерные для окислов металлов, особенно окиси титана. Максимум излучения сдвинут в красную область спектра. Типичный представитель — звезда Бетельгейзе (созвездие Ориона). Важную роль в поведении звезд играют магнитные поля. В пятнах на Солнце магнитное поле достигает 4000 Э. Это поле, которое можно получить на Земле с помощью относительно сильного электромагнита. Напряженность магнитных полей отдельных звезд достигает 10 000 Э. Мы перечислили основные характеристики звезд. Возникает вопрос, существует ли какая либо связь между ними? Можно ли систематизировать существующие данные о миллионах наблюдаемых звезд? Рассчитанные по данным наблюдений светимость, температура и радиус звезды связаны друг с другом. При помощи уравнений (1) и (2) по двум из этих параметров можно рассчитать третий. Звезды, как мы видим, чрезвычайно разнообразны. Звезды с наибольшими светимостями в миллион раз ярче Солнца. Звезды, имеющие самые слабые светимости, — примерно в миллион раз слабее Солнца. Поверхностные температуры самых горячих звезд — сотни тысяч Кельвинов, самых холодных — около 1000 К. Различны и радиусы звезд. Можно было бы ожидать, что во Вселенной, содержа щей миллионы и миллионы звезд, представлены любые возможные сочетания этих параметров. Это предположение можно проверить, выбрав любые два параметра для большого количества звезд и построив диаграмму, связывающую их. В 1905 г. Э. Герцшпрунг и Г. Рессел независимо друг от друга заметили, что голубые (горячие) звезды малой светимости встречаются очень редко, а красные звезды образуют две группы. В 1911 г. Герцшпрунг, а в 1913 г. — Рессел начали строить диаграммы, связывающие светимость звезд со спектральным классом. Сегодня диаграмма, на которую нанесены большинство известных звезд (измерять температуры и определять спектральные классы совсем слабых звезд практически невозможно), носит название диаграммы Герцшпрунга-Рессела (рис.5).
Рис 5. Диаграмма Герцшпрунга – Рессела.
Звезды лежат на этой диаграмме не случайным образом, а образуют явно выраженные последовательности. Большинство звезд находится в пределах сравнительно узкой полосы, идущей от левого верхнего угла диаграммы к правому нижнему. Это так называемая «главная последовательность». В верхнем правом углу — довольно беспорядочная группировка звезд. Их спектральные классы — G, К, М. Это яркие звезды с абсолютными звездными величинами от +2 до -6 — «красные гиганты». В левой нижней части диаграммы — небольшое количество звезд. Их абсолютные величины +10 и больше, а спектральные классы от В до F. Т. е. это горячие звезды с низкой светимостью. Но низкая светимость при высокой поверхностной температуре может быть только тогда, когда радиус звезды мал. В этой части диаграммы находятся маленькие горячие звезды — «белые карлики». Для того чтобы получить представление об относительном количестве звезд разных последовательностей, можно построить диаграмму Герцшпрунга-Рессела для близких окрестностей Солнца. В объеме радиусом 5 пс подавляющее количество звезд слабее и холоднее Солнца. Это — «красные карлики». Только три звезды излучают сильнее Солнца — Сириус, Альтаир и Процион. Зато на рисунке пять «белых карликов». Это является свидетельством того, что во Вселенной их количество достаточно велико. Оценки показывают, что «белых карликов» в нашей звездной системе (Галактике) по крайней мере несколько миллиардов (полное количество звезд в нашей Галактике около 150 миллиардов). Совершенно ясно, что наблюдать звезды-гиганты с высокой светимостью проще — их видно с больших расстояний. Значительно более многочисленные карлики наблюдать значительно сложнее. Существование главной последовательности, на которую попадает, по крайней мере, 95% всех звезд (в том числе и Солнце), является аргументом в пользу предположения, что большинство звезд подчиняется одним и тем же законам, имеет близкий химический состав, проходит одинаковые этапы в своем развитии.
Основные виды звезд: Белые карлики - одна из увлекательнейших тем в истории астрономии: впервые были открыты небесные тела, обладающие свойствами, весьма далёкими от тех, с которыми мы имеем дело в земных условиях. И, по всей вероятности, разрешение загадки белых карликов положило начало исследованиям таинственной природы вещества, запрятанного где-то в раз ных уголках Вселенной. Во Вселенной много белых карликов. Одно время они считались редкостью, но внимательное изучение фотопластинок, полученных в обсерватории Маунт-Паломар (США), показало, что их количество превышает 1500. Удалось оценить пространственную плотность белых карликов: оказывается, в сфере с радиусом в 30 световых лет должно находиться около 100 таких звёзд. История открытия белых карликов восходит к началу 19в, когда Фридрих Вильгельм Бессель, прослеживая движение наиболее яркой звезды Сириус, открыл, что её путь является не прямой линией, а имеет волнообразный характер. Собственное движение звезды происходило не по прямой линии; казалось, что она едва заметно смещалась из стороны в сторону. К 1844г., спустя примерно десять лет после первых наблюдений Сириуса, Бессель пришёл к выводу, что рядом с Сириусом находится вторая звезда, которая, будучи невидимой, оказывает на Сириус гравитационное воздействие; оно обнаруживается по колебаниям в движении Сириуса. Ещё более интересным оказалось то обстоятельство, что если тёмный компонент действительно существует, то период обращения обеих звёзд относительно их общего центра тяжести равен приблизительно 50 годам.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-20; просмотров: 1967; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.147.86.104 (0.013 с.) |