Реферат: Звезды, меняющие светимость

<img src="/cache/referats/24100/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1026">Реферат по астрономии на тему:

Подготовила:

ученица 11 «В»класса

средней школы№1119

Виктория

Москва 2005

Содержание:

1.

Сверхновые звезды………………………………………………………..3

2.

Переменные звезды……………………………………………………….4

3.

Новые звезды……………………………………………………………….7

4.

Список использованной литературы…………………………………..9

Сверхновые звезды.

Сверхновые звезды – самые яркиеиз тех, которые появляются в небе в результате звездных вспышек. Астрофизикиподсчитали, что с периодом в 10 млн. лет сверхновые звезды вспыхивают в НашейГалактике, в непосредственной близости от Солнца. Дозы космического излучения при этом могут превышать допустимыедля Земли в 7 тыс. раз! Это чревато серьезнейшими мутациями живых существ на нашейпланете. Так объясняют, в частности, внезапную гибель динозавров. Вспышкасверхновой – катастрофическое событие в жизни звезды, так как она уже не можетвернуться в исходное состояние. В максимуме блеска она светит, как несколькомиллиардов звезд, подобных Солнцу. Ее блеск превышал блеск вей Галактики иоказался в 4 млрд. раз более интенсивным, чем блеск Солнца. Полная энергия,выделяемая при вспышке, сопоставима с энергией, излученной Солнцем за время своего существования (5 млрд. лет).Энергия расходуется на ускорение вещества: оно разлетается во все стороны согромными скоростями (до 20000 км/с). остатки вспышек сверхновых звезднаблюдаются сейчас в виде расширяющихся газовых туманностей с необычнымисвойствами (Крабовидная туманность). Их энергия равнаэнергии вспышки сверхновой. После вспышки на месте сверхновой остаетсянейтронная звезда или пульсар. До сих пор окончательно не ясен механизм вспышексверхновых. Скорее всего такая звезднаякатастрофа возможна только в конце «жизненного пути» звезды. Наиболее вероятныследующие источники энергии: гравитационная энергия, выделяющаяся прикатастрофическом сжатии звезды. Вспышки сверхновых имеют важные последствия дляГалактики.

Вещество звезды, разлетающеесяпосле вспышки, несет энергию, которая питает энергию движения межзвездногогаза. Это вещество содержит новые химические соединения. В определенном смысле все живое на Землеобязано своим существованием сверхновым звездам. Без них химический составвещества галактик был бы весьма скудным. Вспышки сверхновых звезд былизафиксированы в 1054г., 1572г., 1604г. Китайские летописцы отметили это событие4 июля 1054 г. В одной из летописей отмечалось: «Она была видна днем, какВенера, лучи света исходили из нее во все стороны, и цвет ее былкрасновато-белый. Так была видна она 23дня». И уже в наше время было выяснено, что эта сверхновая звезда оставилапосле себя Крабовиднуютуманность, являющуюся мощным источником радиоизлучения.

Вспышка сверхновой в 1572 г. всозвездии Кассиопеи была отмечена в Европе, изучаласьи широкий интерес общественности сыграл важную роль в расширенииастрономических исследований и последующем утверждении гелиоцентризма. В 1885г.появление сверхновой звезды было отмечено в туманности Андромеды.Систематические исследования позволили уже к 1980г. открыть свыше 500 вспышексверхновых!

Со времен изобретения телескопани одна вспышка сверхновой не наблюдалась в Нашей Галактике. Астрономынаблюдают пока их только в других неимоверно далеких галактиках, столь далеких,что даже в мощнейший телескоп звезду, подобную нашему Солнцу, в них нельзя былобы увидеть. Взрыв сверхновой – гигантский по силе взрыв старой звезды,вызванный внезапным коллапсом ее ядра, который сопровождается кратковременнымиспусканием огромного количества нейтрино. Обладающие только слабымвзаимодействием, эти нейтрино, тем не менее, разметали наружные слои звезды вкосмическом пространстве и образовали клочья облаков расширяющегося газа. При вспышке сверхновой звезды выделяется чудовищнаяэнергия (порядка 10

nэрг, где n = 50-52). Вспышки сверхновых имеют фундаментальное значение для обмена веществом междузвездами и межзвездной средой, для образованияхимических элементов (под действием мощных потоков нейтронов), а также для рождения первичныхкосмических лучей. При массе >1,4 массы Солнца стационарное состояние звездыбез внутренних источников энергии становится невозможным, т.к. давление неможет уравновесит силу тяготения. Теоретически конечным результатом эволюциитаких звезд должен быть гравитационный коллапс – неограниченное падениевещества к центру. В случае, когда отталкивание частиц и другие причины все жеостанавливают коллапс, происходит мощный взрыв – вспышка сверхновой звезды свыбросом значительной части вещества звезды в окружающее пространство с образованием газовых туманностей.

Переменные звезды.

Переменные звезды – это те,блеск которых изменяется. У одних переменных звезд блеск изменяетсяпериодически, у других наблюдается беспорядочное изменение блеска. Дляобозначения переменных звезд используютсялатинские буквы с указанием созвездия. Впределах одного созвездия переменным звездам присваивается последовательно одналатинская буква, комбинация из двух букв либо буква V с номером. Например, S Car, RTPer, V557 Sgr.

Переменные звезды делятся натри большие класса: пульсирующие, эруптивные(взрывные) и затменные

Пульсирующие звезды обладаютплавными изменениями блеска. Они обусловлены периодическим изменением радиуса итемпературы поверхности. Периоды пульсирующих звезд меняются от долей дня(звезды типа RR Лиры) до десятков (цефеиды) и сотен дней (мириды –звезды типа Мира Кита). Пульсирующих звезд открыто около 14 тысяч.

Второй класс переменных звезд –взрывные, или, как их еще называют, эруптивныезвезды. Сюда относятся во-первых, сверхновые, новые, повторные новые, звездытипа И Близнецов, новоподобные и симбиотические звезды. К эруптивнымзвездам относятся молодые быстрые переменные звезды типа ИV кита и рядродственных им объектов. Число открытых эруптивныхпеременных превышает 2000.

Пульсирующие и эруптивные звезды называются физическими переменнымизвездами, поскольку изменение их видимого блеска вызвано физическимипроцессами, протекающими на них. При этом изменяется температура, цвет, аиногда и размер звезды.

Рассмотрим подробнее наиболее интересныетипы физических переменных звезд. Например, цефеиды.Это весьма распространенный и очень важный тип переменных физических звезд. Имприсущи особенности звезды Цефея. Ее блеск непрерывно изменяется. Измененияповторяются через каждые 5 дней и 8 часов. Блеск ослабевает быстрее, чемослабевает поле максимума. Цефея – периодическая переменная звезда.Спектральные наблюдения показывают изменения лучевых скоростей и спектральногокласса. Меняется также цвет звезды. Значит, в звезде происходят глубокие изменения общего характера, причинакоторых в пульсации внешних слоев звезды. Цефеиды –нестационарные звезды. Происходит поочередное сжатие и расширение под действиемдвух противоборствующих сил: притяжения к центру звезды и силы газовогодавления, выталкивающей вещество наружу. Очень важной характеристикой цефеид является период. Для каждой данной звезды онпостоянен с большой точностью. Цефеиды – этозвезды-гиганты и сверхгиганты с большой светимостью.

Главное, что между периодом исветимостью у цефеид существует зависимость: чембольше период блеска цефеиды, тем больше еесветимость. Таким образом, по известному из наблюдений периоду можно определитьсветимость или абсолютную звездную величину, а потом и расстояние до цефеиды. Вероятно,многие звезды на протяжении своей жизни бывают цефеидами. Поэтому их изучение очень важно для пониманияэволюции звезд. К тому же они помогают определить расстояние до другихгалактик, где они видны благодаря своей большой светимости. Цефеидытакже помогают в определении формы иразмеров нашей Галактики.

Другой тип правильныхпеременных – мириды, долгопериодичныепеременные звезды, по имени звезды Миры (о Кита). Будучи огромными по своемуобъему, превышающему объем Солнца в миллионы и десятки миллионов раз, этикрасные гиганты спектрального класса М пульсируют очень медленно, от 80 до 1000суток. Изменение светимости в визуальных лучах у разных представителей этоготипа звезд происходит от 10 до 2500 раз. Однако общая излучаемая энергияменяется лишь в 2 – 2,5 раза. Радиусы звезд колеблются около средних значений впределах 5 – 10%, а кривые блеска похожи на цефеидные.

Как уже было сказано, далеко неу всех переменных физических звезд наблюдаются периодические затмения. Известномножество звезд, которые относятся к полуправильным и неправильным переменным.У таких звезд трудно или вообще невозможно заметить закономерности в измененииблеска.

Рассмотрим теперь третий класспеременных звезд – затменные переменные. Это двойныесистемы, плоскость орбиты которых параллельна лучу зрения. При движении звездвокруг общего центра тяжести они поочередно затмевают друг друга, что ивызывает колебания их блеска. Вне затмений до наблюдателя доходит свет обоихкомпонентов, а во время затмения свет ослабляется затмевающим компонентом. В тесныхсистемах изменения суммарного блеска могут быть вызваны также искажениями формызвезд. Периоды затменных звезд – от нескольких часовдо десятков лет.

Существует три основных типа затменных переменных звезд. Первый – это переменные звездытипа Алголя (β Персея). Компоненты этих звездимеют шаровидную форму, причем размеры звезды-спутника больше, а светимость меньше главной звезды. Обакомпонента либо белого цвета, либоглавная звезда белого цвета, а звезда-спутник – желтого. Пока затмения нет,блеск звезды практически постоянен. При затмении главной звезды блеск резкоуменьшается (главный минимум), а при заходе спутника за главную звездууменьшение блеска незначительно (вторичный минимум) или совсем не наблюдается.Из анализа кривой блеска можно вычислить радиусы и светимость компонентов.

Второй тип затменныхпеременных звезд – это звезды типа α Лиры. Их блеск непрерывно и плавноизменяется в пределах примерно двух звездных величин. Между главными минимумамиобязательно наступает менее глубокий вторичный минимум. Периоды переменности –от полусуток до нескольких суток. Компоненты этих звезд – массивныеголубовато-белые и белые гиганты спектральных классов В и А. Из-за значительноймассы и относительной близости друг к другу оба компонента подвержены сильномуприливному воздействию, в результате чего приобрели эллипсоидальную форму. Втаких тесных парах атмосферы звезд проникают друг в друга, и происходитнепрерывный обмен веществом, часть которого уходит в межзвездное пространство.

Третий тип затменнодвойных звезд – звезды, получившие название звезд типа γ Большой Медведицыпо имени этой звезды, период переменности ( и обращения) которой равен всеголишь 8 часам. Трудно представить себе ту колоссальную скорость, с которойобращаются огромные компоненты этой звезды. Спектральные классы этих звезд F иG.

Существует еще небольшойотдельный класс переменных звезд –магнитные звезды. Кроме большого магнитного поля они имеют сильныенеоднородности поверхностных характеристик. Такие неоднородности при вращениизвезды приводят к изменению блеска.

Примерно для 20000 звезд класспеременности еще не определен.

Изучение переменных звезд имеетбольшое значение. Переменные звездыпомогают определить возраст звездных систем, где они находятся, и тип ихзвездного населения; расстояния до удаленных частей Нашей Галактики, а также додругих галактик. Современны наблюдения показали, что некоторые переменныедвойные звезды являются источником рентгеновского излучения.

Новыезвезды.

Новыми называются звезды, блеск которых неожиданновозрастает в сотни,, тысячи, даже миллионы раз. Достигнув наибольшей яркости, новая звезда начинаетгаснуть и возвращается в спокойное состояние. Чем мощнее вспышка новой звезды,тем быстрее падает ее блеск. По скорости падения блеска новые звезды относятлибо к «быстрым», либо к «медленным».

Все новые звезды выбрасывают при вспышке газ,который разлетается с высокими скоростями. Наибольшая масса газа,выбрасываемого новыми звездами при вспышке, заключена в главной оболочке. Этаоболочка видна через десятки лет послевспышки вокруг некоторых других звезд в виде туманности.

Все новые – двойные звезды. При этом пара состоитвсегда из белого карлика и нормальной звезды. Так как звезды очень близки другк другу, то возникает поток газа споверхности нормальной звезды на поверхность белого карлика. Существуетгипотеза вспышек новых. Вспышка происходит в результате резкого ускорениятермоядерных реакций горения водорода на поверхности белого карлика. Водородпопадает на белый карлик с нормальной звезды. Термоядерное «горючее»накапливается и взрывается после достижения некоторой критической величины.Вспышки могут повторяться. Интервал между ними от 10000 до 1000000 лет.

Ближайшие родственники новых звезд – карликовыеновые звезды. Их вспышки в тысячи раз слабее вспышек новых звезд, но происходятони в тысячи раз чаще. По виду новые звезды и карликовые новые звезды вспокойном состоянии не отличаются друг от друга. И до сих пор неизвестно, какиефизические причины приводят к столь разной взрывной активности этих внешнепохожих звезд.