WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Релятивістські об’єкти астрофізики - Курсова робота

Релятивістські об’єкти астрофізики - Курсова робота

Таким чином, Сіріус став предметом загального інтересу і багатьох досліджень, бо фізичні характеристики подвійної системи зацікавили астрономів. З урахуванням особливостей руху Сіріуса, його відстані до Землі і амплітуди відхилень від прямолінійного руху астрономам вдалося визначити характеристики обох зірок системи, названих Сіріус А і Сіріус В. Суммарная маса обох зірок опинилася в 3,4 разу більше маси Сонця. Було знайдено, що відстань між зірками майже в 20 разів перевищує відстань між Сонцем і Землею, тобто приблизно рівно відстані між Сонцем і Ураном; отримана на підставі вимірювання параметрів орбіти маса Сіріуса А опинилася в 2,5 разу більше маси Сонця, а маса Сіріуса В склала 95% маси Сонця. Після того, як були визначені світимості обох зірок, виявилося, що Сіріус А майже в 10 000 разів яскравіший, ніж Сіріус В. По абсолютній величині Сіріуса А ми знаємо, що він приблизно в 35,5 раз світить сильніше за Сонце. Звідси витікає, що світимість Сонця в 300 разів перевищує світимість Сіріуса В.

Світимість будь-якої зірки залежить від температури поверхні зірки і її розмірів, тобто діаметру. Близькість другого компоненту до яскравішого Сіріуса А надзвичайно ускладнює визначення його спектру, що необхідне для знаходження температури зірки. У 1915 року з використанням всіх технічних засобів, які мала в своєму розпорядженні найбільша обсерваторія того часу Маунт-вілсон (США), були отримані вдалі фотографії спектру Сіріуса. Це привело до несподіваного відкриття: температура супутника складала 8000 К, тоді як Сонце має температуру 5700 К. Таким чином, супутник насправді виявився гарячішим за Сонце, а це означало, що світимість одиниці його поверхні також більша.

Насправді, простій розрахунок показує, що кожен сантиметр цієї зірки випромінює в чотири рази більше енергії, чим квадратний сантиметр поверхні Сонця. Звідси витікає, що поверхня супутника повинна бути в 300 разів менше, ніж поверхня Сонця, і Сіріус В повинен мати діаметр близько 40 000 км. Проте маса цієї зірки складає 95% від маси Сонця. Цей означає, що величезна кількість речовини повинна бути упакована в надзвичайно малому об'ємі, інакше кажучи, зірка повинна бути щільною. В результаті нескладних арифметичних дій отримуємо, що щільність супутника майже в 100 000 разів перевищує щільність води. Кубічний сантиметр цієї речовини на Землі важив би 100 кг, а 0,5 л такої речовини - близько 50 т.

Така історія відкриття першого білого карлика.

II.IIФізичні характеристики білих карликів.

Коли в результаті високого тиску речовина стисла до великої щільності, як в білих карликах, то вступає в дію інший тип тиску, так званий "вироджений тиск". Він з'являється при сильному стисненні речовини в надрах зірки. Саме стиснення, а не високі температури є причиною виродженого тиску. Унаслідок сильного стиснення атоми виявляються настільки щільно упакованими, що електронні оболонки починають проникати одна в іншу.

Гравітаційне стиснення білого карлика відбувається протягом тривалого часу, і електронні оболонки продовжують проникати один в інший до тих пір, поки відстань між ядрами не стане порядку радіуса найменшої електронної оболонки. Внутрішні електронні оболонки є непроникним бар'єром, що перешкоджає подальшому стисненню. Процес відділення електронів від ядер відбувається в результаті іонізації тиском. Коли іонізація стає повною, хмара електронів рухається щодо решітки з важчих ядер, так що речовина білого карлика набуває певних фізичних властивостей, характерних для металів. У такій речовині енергія переноситься до поверхні електронами, подібно до того, як тепло розповсюджується по залізній дротині, що нагрівається з одного кінця.

Але електронний газ проявляє і незвичайні властивості. У міру стиснення електронів їх швидкість все більше зростає, тому що, як ми знаємо, згідно фундаментальному фізичному принципу, два електрони, що знаходяться в одному елементі фазового об'єму, не можуть мати однакових енергій. Отже, щоб не займати один і той же елемент об'єму, вони повинні рухатися з величезними швидкостями. Найменший розмір допустимого об'єму залежить від діапазону швидкостей електронів. Проте в середньому, чим нижче швидкість електронів, тим більше той мінімальний об'єм, який вони можуть займати. Іншими словами, найшвидші електрони займають найменший об'єм. Хоча окремі електрони носяться з швидкостями, відповідними внутрішній температурі близько мільйонів градусів, температура повного ансамблю електронів в цілому залишається низькою.

Встановлено, що атоми газу звичайного білого карлика утворюють решітку щільно упакованих важких ядер, крізь які рухається вироджений електронний газ. Ближче до поверхні зірки вирожденість слабшає, і на поверхні атоми іонізовані не повністю, так що частина речовини знаходиться в звичайному газоподібному стані.

II.IIIНаочна модель.

Знаючи фізичні характеристики білих карликів, ми можемо сконструювати їх наочну модель. Почнемо з того, що білі карлики мають атмосферу. Аналіз спектрів карликів приводить до висновку, що товщина їх атмосфери складає всього декілька сотень метрів. У цій атмосфері астрономи виявляють різні знайомі хімічні елементи. Відомі білі карлики двох типів - холодні і гарячі. У атмосферах гарячіших білих карликів міститься деякий запас водню, хоча, ймовірно, він не перевищує 0,05%. Проте, по лініях в спектрах цих зірок були виявлені водень, гелій, кальцій, залізо, вуглець і навіть окисел титану. Атмосфери холодних білих карликів складаються майже цілком з гелію; на водень, можливо, доводиться менше, ніж один атом з мільйона. Температури поверхні білих карликів зміняються від 5000 К у "холодних" зірок до 50 000 К у "гарячих". Під атмосферою білого карлика лежить область не виродженої речовини, в якій міститься невелике число вільних електронів. Товщина цього шару 160 км, що складає приблизно 1% радіусу зірки. Шар цей може мінятися з часом, але діаметр білого карлика залишається постійним і рівним приблизно 40 000 км. Як правило, білі карлики не зменшуються в розмірах після того, як досягли цього стану. Вони поводяться подібно до гарматного ядра, нагрітого до великої температури; ядро може змінити температуру, випромінюючи енергію, але його розміри залишаються незмінними. Чим же визначається остаточний діаметр білого карлика ? Виявляється його масою. Чим більша маса білого карлика, тим менший його радіус; мінімально можливий радіус складає 10 000 км. Саме тиск виродженого електронного газу оберігає зірку від усілякого подальшого стиснення, і, хоча температура може мінятися від мільйонів градусів в ядрі зірки до нуля на поверхні, діаметр її не зміниться. З часом зірка стає темним тілом з тим же діаметром, який вона мала, вступивши в стадію білого карлика.

Під верхнім шаром зірки вироджений газ практично ізотермічний, тобто температура майже постійна аж до самого центру зірки; вона складає декілька мільйонів градусів - найбільш реальна цифра 6 млн. К.

Частина оболонки IC 443. Близько 8000 років тому в нашій Галактиці вибухнула зірка. Стародавні люди могли відмітити Надновішу зірку, що раптово спалахнула, а наші сучасники можуть спостерігати розширюючу оболонку газу на місці спалаху.

Вибух надновішої є неминучим і ефектним кінцем еволюції масивної зірки. При вибуху надновіша розлітається на частини, і космічний простір збагачується за рахунок важких елементів, синтезованих в її ядрі.

Зореутворення в галактиках і туманностях, туманність Оріона

Із швидкістю 500 тис км. в годину ударна хвиля від спалаху надновішої розповсюджується в міжзоряному просторі. Ця ударна хвиля відома під ім'ям туманність Карандаш, або NGC 2736, і є частиною залишку найновішою у Парусах.

Речовина, що рухається назовні після цього гігантського вибуху зірки, почала стикатися з раніше викинутою речовиною. Результат такого зіткнення показаний на зображенні, отриманому Космічним телескопом Хаббл в 1994 р.

Loading...

 
 

Цікаве