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

Тепер, коли ми маємо деякі уявлення про будову білого карлика, виникає питання: чому він світиться? Очевидно

одне: термоядерні реакції виключаються. Усередині білого карлика відсутній водень, який підтримував би цей механізм генерації енергії.

Єдиний вигляд енергії, яким розташовує білий карлик, - це теплова енергія. Ядра атомів знаходяться в безладному русі, оскільки вони розсіваються виродженим електронним газом. З часом рух ядер сповільнюється, що еквівалентно процесу охолоджування. Електронний газ, який не схожий не на один з відомих на Землі газів, відрізняється винятковою теплопровідністю, і електрони проводять теплову енергію до поверхні, де через атмосферу ця енергія випромінюється в космічний простір.

Астрономи порівнюють процес охолодження гарячого білого карлика з охолодженням залізної дротини, вийнятої з вогню. Спочатку білий карлик охолоджується швидко, але у міру падіння температури усередині нього охолоджування сповільнюється. Згідно оцінкам, за перші сотні мільйонів років світимість білого карлика падає на 1% від світимості Сонця. Врешті-решт, білий карлик повинен зникнути і стати чорним карликом, проте на це можуть знадобитися трильйони років, і, на думку багатьох учених, представляється вельми сумнівним, щоб вік Всесвіту був достатньо великий для появи в ній чорних карликів.

Інші астрономи вважають, що і в початковій фазі, коли білий карлик ще досить гарячий, швидкість охолоджування невелика. А коли температура його поверхні падає до величини порядку температури Сонця, швидкість охолоджування збільшується і згасання відбувається дуже швидко. Коли надра білого карлика достатньо остинуть, вони затвердіють.

Так або інакше, якщо прийняти, що вік Всесвіту перевищує 10 млрд. років, червоних карликів в ній повинно бути набагато більше, ніж білих. Знаючи це, астрономи роблять пошуки червоних карликів. Поки вони безуспішні. Маси білих карликів визначені недостатньо точно. Надійно їх можна встановити для компонентів подвійних систем, як у разі Сіріуса. Але лише небагато білих карликів входять до складу подвійних зірок. У трьох найбільш добре вивчених випадках маси білих карликів, заміряні, з точністю понад 10% опинилася менші маси Сонця і складали приблизно половину її. Теоретично гранична маса для повністю виродженої зірки, що не обертається, повинна бути в 1,2 раза більше маси Сонця. Проте якщо зірки обертаються, а ймовірно, так воно і є, то цілком можливі маси, що у декілька разів перевищують сонячну.

Сила тяжіння на поверхні білих карликів приблизно в 60-70 разів більше, ніж на Сонці. Якщо людина важить на Землі 75 кг, то на Сонці він важила б 2тонни, а на поверхні білого карлика її вага складала б 120-140 тонн. З урахуванням того, що радіуси білих карликів мало відрізняються і їх маси майже співпадають, можна покласти, що сила тяжіння на поверхні будь-якого білого карлика приблизно одна і та ж. У Всесвіту багато білих карликів. У свій час вони вважалися рідкістю, але уважне вивчення фотопластин, отриманих в обсерваторії Маунт-паломар, показало, що їх кількість перевищує 1500. Астрономи вважають, що частота виникнення білих карликів постійна, принаймні, протягом останніх 5 млрд. років. Можливо, білі карлики складають найбільш численний клас об'єктів на небі. Вдалося оцінити просторову щільність білих карликів: виявляється, в сфері з радіусом в 30 світлових років повинне знаходитися близько 100 таких зірок. Виникає питання: чи всі зірки стають білими карликами в кінці свого еволюційного шляху? Якщо немає, то яка частина зірок переходить в стадію білого карлика?

Найважливіший крок у вирішенні проблеми був зроблений, коли астрономи нанесли положення центральних зірок планетарних туманностей на діаграму температура - світимість. Щоб розібратися у властивостях зірок, розташованих в центрі планетарних туманностей, розглянемо ці небесні тіла.

На фотографіях планетарна туманність виглядає як протяжна маса газів еліпсоїдної форми із слабкою, але гарячою зіркою в центрі. Насправді ця маса є складною турбулентною, концентричною оболонкою, яка розширюється з швидкостями 15-50 км/с. Хоча ці утворення виглядають як кільця, на ділі вони є оболонками, і швидкість турбулентного руху газу в них досягає приблизно 120 км/с. Виявилось, що діаметри декількох планетарних туманностей, до яких вдалося виміряти відстань, складають близько 1 світлового року, або близько 10 трильйонів кілометрів. Розширюючись з вказаними вище швидкостями, газ в оболонках стає дуже розрідженим і не може збуджуватися, а отже, його не можна побачити через 100 000 років.

Багато планетарних туманностей, спостережуваних нами сьогодні, народилися в останні 50000 років, а типовий їх вік близький до 20 000 років. Наприклад чудова туманність "Кошачий Глаз "(NGC 6543), зфотографовона космічним телескопом "Хаббл". Центральні зірки таких туманностей - найбільш гарячі об'єкти серед

відомих в природі. Температура їх поверхні змінюється від 50 000 до 1млн. К. Із-за незвичайно високих температур велика частина випромінювання зірки доводиться на далеку ультрафіолетову область електромагніта іншого спектру. Це ультрафіолетове випромінювання поглинається, перетвориться газом оболонки у видимій області спектру, що і дозволяє нам спостерігати оболонку. Це означає, що оболонки значно яскравіші, ніж центральні зірки, - які насправді є джерелом енергії, - оскільки величезна кількість випромінювання зірки доводиться на невидиму частину спектру.

З аналізу характеристик центральних зірок планетарних туманностей виходить, що типове значення їх маси поміщене в інтервалі 0,6-1 маса Сонця. А для синтезу важких елементів в надрах зірки необхідні великі маси. Кількість водню в цих зірках мала. Проте газові оболонки багаті воднем і гелієм.

Деякі астрономи вважають, що 50-95 % всіх білих карликів виникли не з планетарних туманностей. Таким чином, хоча частина білих карликів цілком пов'язана з планетарними туманностями, принаймні, половина або більшість з них з'явилися від нормальних зірок головної послідовності, що не проходять через стадію планетарної туманності.

Туманність "Кошачий Глаз "(NGC 6543)

Повна картина виникнення білих карликів туманна і невизначена. Відсутні так багато деталей, що в кращому разі опис еволюційного процесу можна будувати лише шляхом логічних висновків. І, проте, загальний висновок такий: багато зірок втрачають частину речовини на шляху до свого фіналу, подібного до стадії білого карлика, і потім ховаються на небесних "кладовищах" у вигляді чорних, невидимих карликів.

III. Пульсари:

III.IВідкриття.

Впродовж століть єдиним джерелом відомостей про зірки і Всесвіт було для астрономів видиме світло. Спостерігаючи неозброєним оком або за допомогою телескопів, вони використовували тільки дуже невеликий інтервал хвиль зі всього різноманіття електромагнітного випромінювання, що випускається небесними тілами.Астрономія перетворилася з середини 20го століть, коли прогрес фізики і техніки надав їй нові прилади і інструменти, що дозволяють вести спостереження в найширшому діапазоні хвиль, – від метрових радіохвиль до гаммапроменів, де довжини хвиль складають мільярдні долі міліметра. Це викликало наростаючий потік астрономічних даних. Фактично всі найбільші відкриття останніх років – результат сучасного розвитку новітніх областей астрономії, яка стала зараз всеволновойЩе з початку 30х років, як тільки виникли теоретичні уявлення про нейтронні зірки, очікувалося, що вони повинні проявити себе як космічні джерела рентгенівського випромінювання. Ці очікування виправдалися через 40 років, коли були виявлені барстеры і вдалося довести, що їх випромінювання народжується на поверхні гарячих нейтронних зірок. Але першими відкритими нейтронними зірками виявилися все ж таки не барстеры, а пульсари, що проявили себе, абсолютно несподівано як джерела коротких імпульсів радіовипромінювання, наступних один за одним з вражаюче строгою періодичністю.

На зображенні з великою точкою зору пульсар Vela і туманність, утворена пульсарным вітром, видні на тлі хмар і волокон з температурою в мільйони градусів. Ці хмари є частиною величезної кулі, що розширюється, з гарячого газу, що утворився при спаласі найновішої зірки близько 10000 років тому. При взаємодії викинутої з великою швидкістю речовини з навколишнім міжзоряним газом утворюються ударні хвилі, которын нагрівають викинуту речовину і газ до температури в декілька мільйонів градусів. Куля з гарячого газу має розмір близько 100 світлових років (у 15 разів більше області, показаної на знімку) і розширюється з швидкістю близько 400 000 кілометрів на годину. Пульсар Vela видно в центрі зображення (жовтого кольору). Видні також вражаючі, майже неймовірні, структури, що складаються з яскравих кілець і струменів речовини. Ці структури указують на те, що серед хаосу наслідків вибуху найновішої зірки працюють могутні сили, що упорядковують.Літом 1967 р. в Кембріджському університеті (Англія) увійшов до ладу новий радіотелескоп, спеціально побудований Э. Хьюишем і його співробітниками для одного наглядового завдання вивчення мерехтінь космічних радіоджерел. Це явище подібно до відомого всім мерехтіння зірок виникає ізза випадкових неоднородностей щільності в середовищі, крізь яке проходять електромагнітні хвилі по дорозі до нас від джерела. Новий радіотелескоп дозволяв проводити спостереження великих ділянок неба, а апаратура для обробки сигналів була здатна реєструвати рівень радіопотоку через кожні декілька десятих доль секунди. Ці дві особливості їх інструменту і дозволили кембріджським радіоастрономам відкрити щось абсолютно нове пульсари. Перші виразно помітні серії періодичних імпульсів були відмічені 28 листопада 1967 р. аспіранткою кембріджської групи Дж. Белл. Імпульси слідували один за іншим з періодом, що чітко витримувався, в 1,34 з. Це було абсолютно несхоже на звичайну хаотичну картину випадкових нерегулярних мерехтінь. Сигнали, що приймаються, нагадували скоріше перешкоду земного походження. Наприклад, системи запалення в автомобілях, що проїжджають мимо.

Loading...

 
 

Цікаве