Пособие по астрономии 4

Тема № 17. ДВОЙНЫЕ ЗВЁЗДЫ

Система, где две звезды связаны друг с другом гравитационным взаимодействием и обращаются по орбитам вокруг общего центра масс, называется двойной системой. К ним можно отнести половину всех звёзд во вселенной. Если известны расстояние между звездами и период их обращения, то можно вычислить их массы. Тройныесообщества встречаются в 20 раз реже систем двойных. Чаще всего, это главная пара, состоящая из двойной звезды, имеющая отдалённый спутник. Его вращение происходит вокруг этой пары, являющейся для него словно единым телом. Ближайшая к нам звезда Проксима, созвездия Центавра спутник двойной системы того же созвездия Альфа А и Альфа В. Системы из четырёх звёзд встречаются очень редко. Это две тесные звёздные пары, разделённые расстоянием, которое не может быть меньше пятикратного расстояния между самими звёздами (ε созвездия Лиры). Пять и шесть членов это предел для кратности звёздных систем, встречаются чрезвычайно редко. Примером может быть Кастор, главная звезда Близнецов. Он состоит из шести объектов – двойной спутник обращается вокруг пары звёзд, которые тоже двойные – Кастор α и Кастор β.Теория промежуточного ядра подразумевает, что формирование звёзд происходит вследствие разделения протооблака, которое происходило быстро или очень рано. Теория промежуточного диска. В массивном протозвёздном диске, который подвержен гравитационной нестабильности, происходит резкое охлаждение газа. По этой причине в одной плоскости возникают несколько компаньонов. Расстояния между участниками в двойных и иных звёздных сообществах различны, их взаимодействие имеет разный характер. Поэтому периоды обращения в этих системах могут укладываться в часы и сутки, если расстояния в парах очень велики, то могут достигать тысячелетий. Классификация двойных звёзд производится по способу их наблюдения. Визуально-двойные. К звёздам такого типа относятся объекты, которые реально увидеть раздельно. Наблюдение их происходит с помощью телескопов, большей частью они расположены не далеко от Солнца, а периоды их обращений достаточно велики. Каталоги насчитывают 110 000 подобных объектов, лишь для сотни из них точность вычисленных орбит позволяет определить массы компонентов. Спектрально-двойными звёзды считаются, если их двойную природу определили при помощи спектрального анализа. Каталог содержит 2839 объектов, относящихся к классу спектрально-двойных звёзд.

Контрольные вопросы:

1.Какая система звёзд называется двойной?

2.Как производится классификация двойных звёзд?

3.Какие звёзды называют спектрально-двойными?

Физически-двойные звёзды.

Тройная система звёзд.

Тема №18. Переменные звёзды. Нестационарные звёзды.

Звёзды, у которых наблюдается значительное нарушение равновесия внешних слоев. Оно проявляется в виде переменности блеска или спектра звезды, а также в наличии линий излучения в спектре. Строго говоря, стационарных звёзд не существует. Наше Солнце постоянно испытывает нарушения равновесия во внешних слоях, в виде выброса протуберанцев. Однако характеристики Солнца как звезды: светимость, спектр, размеры, масса остаются неизменными в течение длительного времени, поэтому Солнце относится к стационарным звёздам. Многочисленным типом нестационарных звёзд являются физически - переменные звёзды, для них характерно изменение блеска. Признаками звёздной нестационарности считаются:выброс вещества из звезды в окружающее пространство, пульсации, наличие оболочек. Выброс вещества может быть постоянным в течение определённого периода жизни звезды. Это наблюдается у Вольфа — Райе звёзд, звёзд типа Р Лебедя. Выброс может протекать в форме взрыва, что наблюдается у новых звёзд, сверхновых звёзд. При пульсациях звезда периодически сжимается и расширяется. Это явление характерно для цефеид, если они имеют постоянные периоды пульсации, то их относят к квазистационарным звёздам. Причины нестационарности звёзд разнообразны; выделяют внутренние и внешние (влияние близкого спутника в двойной звезде). По современной теории звёздной эволюции, все звёзды в своём развитии проходят ряд стадий нестационарности, во время которых изменение источников энергии звезды и связанная с этим перестройка её структуры, приводят к изменениям характеристик звезды, что наблюдается как изменение блеска и спектра.

Контрольные вопросы:

1.Какие звёзды называют нестационарными?

2.К какому типу звёзд относится Солнце?

3.Назовите причины не стационарности звёзд.

4.Какие явления характерны для цефеид?

5.Какиехарактеристики звезды подтверждают её нестационарность?

Пульсирующие звёзды.

Вспышка сверхновой.

Белый карлик.

Тема №19. Галактика.

Гала́ктика (с древне - греческого «Млечный Путь» - «молоко») гравитационно связанная система из звёзд, звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи, планет. Все объекты в составе галактики участвуют в движении относительно общего центра масс. Галактики чрезвычайно далёкие астрономические объекты. Расстояние до ближайших из них измеряют в мегапарсеках, а до далёких в единицах красного смещения z. Разглядеть на небе невооружённым глазом можно четыре галактики: Андромеды и М33 в созвездии Треугольника (видны в северном полушарии), Большое и Малое Магеллановы Облака (видны в южном; являются спутниками нашей Галактики). Количество галактик в наблюдаемой части Вселенной около двух триллионов. В пространстве распределены неравномерно: в одной области можно обнаружить целую группу близких галактик, а можно не обнаружить ни одной (так называемые войды). Галактики отличаются большим разнообразием: можно выделить сферические, эллиптические, дисковые, спиральные, галактики с перемычкой (баром), линзовидные, карликовые, неправильные. Их масса от 550000 (у галактики Segue 2) до 10¹² масс Солнца, для сравнения масса нашей галактики Млечный Путь равна 2⋅10¹¹ масс Солнца.  Диаметр галактик от 5 до 250 килопарсек, для сравнения диаметр нашей галактики составляет около 30 килопарсек (100 тысяч световых лет). Мало исследованная структура тёмная материя, проявляющая себя только в гравитационном взаимодействии, может составлять до 90 % от общей массы галактики, а может и полностью отсутствовать, в некоторых карликовых галактиках. Спиральные галактики (S) самый многочисленный тип галактик. Состоят из выраженного яркого центрального вздутия (балдж) и вращающегося звёздного диска, в котором просматриваются спиральные ветви. Наша галактика Млечный Путь и галактика Туманность Андромеды относятся к этому типу галактик. В зависимости от степени закрученности ветвей, обозначаются как Sa, Sb, Sc, Sd.  Спиральные галактики с баром (SB) относятся к тому же типу спиральных галактик, но содержат своеобразную перемычку, которая проходит через ядро галактики и спиральные ветви расходятся уже от концов этого бара, а не от самого ядра. В зависимости от степени закрученности ветвей, обозначаются как SBa, SBb, SBc, SBd. Линзовидные галактики (SO) спиральные ветви не выражены. Массовая доля межзвёздного газа мала, поэтому понижена скорость образования новых звёзд. На глаз линзовидная галактика, которая развёрнута к наблюдателю всей своей плоскостью, неотличима от эллиптической галактики E0 или E1. А, если линзовидная галактика расположена под небольшим углом, то она выглядит так же, как эллиптические E2, E3. Эллиптические галактики (Е)представляют собой сферы различной степени вытянутости. E0 правильная сфера, как например галактика М89. Е6 вытянутая сфера, как спутник Туманности Андромеды М110. В эллиптических галактиках не удаётся рассмотреть подробности – это большая светящаяся сфера. Предполагают, что со временем эллиптические галактики превращаются в спиральные, по мере раскручивания.

Неправильные галактики (Irr)- выглядят как облака комковатой, рваной структуры. Это малочисленный вид галактик, около 5% от общего числа.

Контрольные вопросы:

1.Какой объект называют галактикой?

2.Перечислите типы галактик?

3.Как называется наша галактика?

Спиральная галактика.

Скопление галактик.

Спиральная галактика с балджем.

Классификация галактик по форме.

ТЕМА № 20. ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ.

ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ - термин, принятый для обозначения теорий возникновения и развития Вселенной. Современная картина Вселенной возникла только в XX веке, когда американский астроном Э. Хаббл показал, что кроме нашей Галактики существует много других галактик, разделенных пространством. Измеряя светимость звезд, которые находятся в этих галактиках, Хаббл измерил расстояние до них. В 1929 году он сделал второе важное открытие: все линии спектра этих звезд оказались сдвинутыми в сторону красного конца, причем величина этого смещения оказалась пропорциональной расстоянию до галактики (красное смещение). Смещение длин волн к красному концу спектра, согласно эффекту Доплера означает, что источник излучения удаляется от нас, чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется. Русскому физику А. А. Фридману, удалось придать уравнениям общей теории относительности А. Эйнштейна форму, из которой следовало, что Вселенная не может быть статичной, должен существовать начальный момент расширения Вселенной, когда ее радиус обращается в нуль, а плотность вещества становится бесконечно большой. Данное состояние называется сингулярностью.Этот парадокс объясняют тем, что общая теория относительности, положенная в основу модели Фридмана, становится неверной при очень малых масштабах пространства и времени, планковской длине и времени (10^-33 см и 10^-43 с). В. Бааде, А. Сэндейдж показали, что увеличение скорости разлета галактик с расстоянием составляет 15 км/с на миллион световых лет. Эта величина получила название постоянной Хаббла. Зная ее, Вселенная начала расширяться около 20 млрд. лет назад. Если время существования Вселенной умножить на скорость света, получим величину, называемую горизонтом событий. В соответствии с теорией относительности невозможна передача сигналов со скоростью, превышающей световую, никакое событие, находящееся за пределами этого горизонта, не может оказать на нас никакого влияния. Горизонт событий — это фактическая граница нашей расширяющейся Вселенной.Ученик Фридмана Г. Гамов показал, что ранняя Вселенная была не только очень плотной, но и очень горячей, а потому ярко светилась (модель Большого Взрыва). Испущенный на этой стадии ансамбль горячих фотонов должен был расширяться вместе с Вселенной, а по законам идеального газа одновременно и охлаждаться. В 1965 г. американские физики А. Пензиас и Р. Вильсон обнаружили вызванное этим эффектом микроволновое излучение, идущее из глубин Вселенной. Это так называемое реликтовое излучение, испускаемое наиболее удаленными областями Вселенной. Теория Большого Взрыва в наиболее ранних стадиях возникновения Вселенной — предмет исследований современной космологии. Известные физические законы на этих стадиях теряют свою силу. Оставалось неясным, почему при Большом Взрыве были преодолены силы гравитации, которые должны были препятствовать разлету больших масс вещества. Только в 1970 году была доказана теорема Р. Пенроуза - С. Хокинга, из которой следовало, возникнув из сингулярности, Вселенная неизбежно должна расширяться. Возможно, Вселенная возникла как результат фазового перехода физического вакуума, энергия которого перешла в обычное вещество и кинетическую энергию расширяющейся Вселенной. Если средняя плотность вещества во Вселенной выше некоторого критического значения, достигнув максимальных размеров, она под действием сил тяготения начнет сжиматься. Тогда через миллиарды лет Вселенную ждет гибель в катастрофическом коллапсе (Большой Хлопок). Если плотность меньше критической, то Вселенную ожидает вечное расширение. По современным оценкам, плотность вещества во Вселенной близка к критической, ее судьбу пока невозможно предсказать однозначно.

Контрольные вопросы:

1.Каким возможно образом возникла Вселенная?

2.Какими наблюдениями доказано расширение Вселенной?

3.Что понимают под термином реликтовое излучением?

Микроволновое излучение взаимодействует с туманностью.

Вселенная заполнена пылевыми частицами

Туманность «Бабочка».

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/357931-posobie-po-astronomii-4