Эволюция звёзд

Цель урока:

знать:

признаки астрономического понятия "звезда" как отдельного типа космических тел;

этапы эволюции звезд;

уметь:

пользоваться диаграммой Герцшпрунга-Рессела "спектр-светимость".

Основные понятия: диаграмма «спектр — светимость», классы светимости, сверхгиганты, протозвезда, красные и коричневые карлики, метод спектральных параллаксов,

На основе наблюдений определяются спектральные классы звёзд, а по известному расстоянию — абсолютные звёздные величины, или светимости звёзд.

В начале ХХ в. независимо друг от друга датский астроном Эйнар Герцшпрунг и американский астрофизик Генри Рессел установили связь между этими характеристиками. Данную зависимость можно представить в виде диаграммы: по горизонтальной оси откладывается спектральный класс (или температура) звёзд, а по вертикальной — их светимость (в абсолютных величинах). Каждой звезде соответствует точка на этой диаграмме. Такая диаграмма называется диаграммой Герцшпрунга — Рессела или диаграммой «спектр — светимость». Звёзды на диаграмме не распределяются случайным образом по всей её площади, а образуют несколько групп, называемых последовательностями. Большинство звёзд на диаграмме лежат в пределах чётко выраженной диагональной полосы, простирающейся от левого верхнего до правого нижнего угла, которая называется главной последовательностью. В левой верхней части главной последовательности находятся массивные горячие звёзды спектрального класса О, которые в десятки тысяч раз превышают по светимости Солнце. Такие звёзды называют горячими сверхгигантами. По мере уменьшения температуры светимость звёзд падает. Затем полоса главной последовательности проходит через область, где находятся похожие на Солнце звёзды класса G. И наконец, главная последовательность опускается к нижней правой части диаграммы. Здесь находятся звёзды класса М и L с малой массой и относительно низкой температурой. Эти звёзды называют красными и коричневыми карликами.

По последовательности оценивается абсолютная звёздная величина, а затем и расстояние. Этот метод определения расстояний называется методом спектральных параллаксов.

Классы светимости — звёздные группы, учитывающие особенности спектральных линий и светимость звёзд.

В Йеркской обсерватории разработана двумерная спектральная классификация, в которой каждый спектр звезды учитывает особенности спектральных линий и светимость звёзд. Эта классификация разделяет все звёзды на несколько классов светимости (от I до VII). Ia-0 — самые яркие сверхгиганты; Ia — яркие сверхгиганты; Iab — средние сверхгиганты; Ib — слабые сверхгиганты; II — яркие гиганты; III — слабые гиганты; IV — субгиганты; V — главная последовательность; VI — субкарлики; VII — белые карлики.

Звёзды образуются в результате гравитационного сжатия вещества из газопылевых комплексов.

Звёзды в процессе эволюции проходят стадии от протозвёзд до конечных стадий (в зависимости от массы) — белых карликов, нейтронных звёзд или чёрных дыр.

Переход звёзд с различной массой на диаграмме «спектр — светимость» с одной последовательности на другую в ходе изменения их параметров со временем называется эволюционным перемещением.

Продолжительность жизни звёзд составляет от миллионов до десятков миллиардов лет. Это время слишком велико, чтобы проследить жизненный путь звёзд, или их эволюцию. Поэтому основным методом исследования эволюции звёзд служит построение моделей внутреннего строения звёзд. Фрагменты звёздной массы, сжимающиеся под действием собственного тяготения, называют протозвёздами.

При гравитационном сжатии газ в протозвезде разогревается, и она начинает излучать в инфракрасном диапазоне спектра. Вещество, окружающее ядро протозвезды, падает на него, увеличивая его массу и температуру. Когда давление, создаваемое излучением звезды, становится достаточно большим, падение вещества прекращается. Давление излучения ограничивает массу будущих звёзд величиной в несколько десятков масс Солнца. Длительность стадии сжатия зависит от массы протозвезды: при массе меньше солнечной — сотни миллионов лет, при большей — сотни тысяч лет.

Проверь себя: