Нестационарные звёзды

Цель урока:

знать:

типы и общие характеристики нестационарных звезд; причины изменения яркости физических нестационарных звезд;

уметь:

анализировать и объяснять графики изменения видимой яркости переменных звезд различных типов.

Основные понятия: нестационарные звезды, физически переменные звезды, пульсирующие переменные звёзды, эруптивные звёзды, мириды, цефеиды, новые звезды, нейтронные звезды, пульсар, гравитационный радиус, сингулярность, горизонт событий.

Многие звёзды изменяют свои физические характеристики в течение относительно короткого периода времени. Такие звёзды называются нестационарными. В отличие от затменно-переменных звёзд они меняют свою светимость в результате физических процессов, происходящих в самих звёздах. По этой причине их называют физическими переменными звёздами. В зависимости от характера протекающих внутри звезды процессов физические переменные звёзды бывают пульсирующими и эруптивными.

Пульсирующие переменные звёзды — физические переменные звёзды, у которых происходят периодические колебания блеска (например, цефеиды, звёзды типа RR Лиры, мириды). Эруптивные звёзды — физические переменные звёзды, проявляющие свою переменность в виде вспышек, которые объясняются выбросами вещества (например, новые и сверхновые звёзды).

Долгопериодические переменные звёзды (с периодами от нескольких недель до года и более; звёзды типа Миры Кита) называются миридами. Практически все звёзды этого типа — красные гиганты огромных размеров и большой светимости. Амплитуды изменения блеска таких звёзд могут достигать десяти звёздных величин.

Обширный класс очень ярких переменных звёзд-сверхгигантов и гигантов классов F и G называется цефеидами. Это пульсирующие переменные звёзды, блеск которых плавно и периодически меняется от 0,5 до 2 звёздных величин.

Звёзды, блеск которых внезапно увеличивается в тысячи и миллионы раз за несколько суток, после чего ослабевает до первоначального в течение года и более, называются новыми звёздами.

Если звёздная масса невелика, то силы гравитации сравнительно слабы и сжатие звезды (гравитационный коллапс) прекращается. При очень высокой плотности вещества электроны, соединяясь с протонами, образуют нейтральные частицы — нейтроны. Вскоре почти вся звезда будет состоять из одних нейтронов, тесно прижатых друг к другу и огромная звёздная масса будет сосредоточена в очень небольшом шаре размером порядка десяти километров, такую звезду называют нейтронной.

Если такая звезда обладает мощным магнитным полем и находится в двойной системе, вещество соседки может захватываться и падать вдоль линий магнитного поля, создавая в районе магнитного полюса горячее пятно, излучающее в радиодиапазоне. В таком случае будет наблюдаться пульсар — быстро вращающаяся нейтронная звезда, испускающая радиоимпульсы с периодом от 0,0014 до 11,8 с.

Если в недрах звезды отсутствуют силы, противодействующие её сжатию под действием сил гравитации, то звезда и дальше будет продолжать сжиматься. Плотность вещества будет продолжать увеличиваться. В результате массивная звезда на заключительном этапе своей эволюции превращается в неудержимо сжимающийся объект — чёрную дыру. Поле тяготения на границе чёрной дыры настолько велико, что сигналы от этого объекта не выходят наружу (отсюда происходит её название). Другими словами: гравитационное поле чёрной дыры настолько сильное, что даже свет не в состоянии его преодолеть.

Критический радиус, до которого должна сжаться звезда, чтобы превратиться в чёрную дыру, называется гравитационным радиусом.

Теория относительности приводит к выводу, что вещество должно быть сжато в микроскопически малом объёме пространства в центре чёрной дыры. Это состояние называется сингулярностью. Границу чёрной дыры именуют горизонтом событий.

Проверь себя: