ЕВОЛЮЦІЯ ЗІР. НЕЙТРОННІ ЗОРІ. ЧОРНІ ДІРИ

4. Що таке чорна діра? Як вона утворюється?

1. Чому зоря «живе» без істотних змін протягом мільярдів років? Чи справедливе це твердження для всіх зірок? Від чого це залежить?

2. Як зароджуються зорі, живуть і завершують своє життя? Від чого це залжить?

3. Яким буде наше Сонце у майбутньому?

Газо-пилова туманність

гравітаційно-нестійка і за певних умов зазнає гравітаційного стиснення

Глобули в туманності Кіля

Хмари дробляться на окремі фрагменти (глобули), які продовжують зменшуватися в об’ємі

T фрагментів зростає

(під дією стискання)

Згустки розгріваються і стають потужним джерелом інфрачервоного випромінювання перетворюючись на протозорю

Утворюється ядро і температура надр протозорі стрімко зростає

Продовжується поглинання газу та пилу

Зорі на цій стадії мають низьку температуру поверхні та велику світність

Джерело енергії –гравітаційне стискання

Вони перебувають в стадії гігантів та надгігантів

Для початку термоядерних реакцій маса зорі >= 0,08 маси Сонця

Момент початку термоядерних реакцій

досягає стану гравітаційної рівноваги

Художнє зображення карлика WISE 1828+2650

Вони будуть випромінювати енергію тільки в інфрачервоній частині спектра

Чи є такі об’єкти в Сонячній системі?

Туманність Оріона

Протопланетні диски в туманності Оріона

L

T, К

Сонце 1

10⁻²

0,1

10⁻³

10⁻⁴

10⁻⁵

10

10²

10³

10⁴

10⁵

10⁶

Головна послідовність

Яскраві гіганти

Гіганти

Надгіганти

Субгіганти

Білі карлики

в залежності від маси, зоря «попадає» на головну послідовність

Чим більша маса, тим вище її положення

Білі гіганти

Жовті карлики

Червоні карлики

L

T, К

Сонце 1

10⁻²

0,1

10⁻³

10⁻⁴

10⁻⁵

10

10²

10³

10⁴

10⁵

10⁶

Головна послідовність

Яскраві гіганти

Гіганти

Надгіганти

Субгіганти

Білі карлики

Білі гіганти

300 млн. років

Жовті карлики

10 млрд. років

Червоні карлики

80 млрд. років

Завершується, коли вичерпується водень

Джерело енергії – водень навколо ядра

Швидкість перебігу термоядерних реакцій сповільнюється

Ядро починає стискатися

Температураядра зростає

Швидше згорає водень навколо ядра

Виникають потужні конвективні потоки

Зоря розширюється

Температура поверхні зменшується

Зоря перетворюється на червоний гігант

Запускається термоядерна реакція перетворення

He → C → О

Горіння гелію

Ядро С та О

Горіння водню

Ядро стискається

Зоря знову розширюється

Холодна оболонка вся чи поступово скидається

Планетарна туманність Кільце

Зовнішня оболонка зорі розширюється утворюючи планетарну туманність

Згодом вона повністю розсіюється

Ядро червоного гіганта стає білим карликом

В ньому не відбуваються термоядерні реакції

Світять за рахунок накопиченого тепла

Поступово він охолоне

Імовірне майбутнє Сонця

Після стадії червоного гіганта

Т= 100 млн. К

У ядрі спалахне Не

Не вигорає у ядрі перетворюючись на С та О

Зоря розширюється і стає червоним надгігантом

Ядро стискається

Процес розширення та стискання триває до утворення Fe у ядрі

«Розшарування» зорі

Тиск падає і вона починає стискатись

Температура зростає

Т= 7-8 млрд. К

Ядра заліза розпадаються

Вибух наднової, комп’ютерна модель

Ядро зорі стає нейтронною зорею

Складається з нейтронів

Зорі мають потужне магнітне поле

Розганяє вільні електрони до швидкостей, близьких до швидкостей світла

Електрони стають джерелами потужних радіохвиль різних діапазонів

Випромінювання здійснюються у вигляді вузьких пучків через магнітні полюси

Його можна зафіксувати на Землі у вигляді радіосплеску (пульсар)

1967 р. Перший пульсар LGM-1

Ядро стискається до розмірів, що гравітаційне поле стає таким потужним, що зі своїх “обіймів” не випускає навіть світло

(друга космічна швидкість > швидкості світла)

Межа чорної діри – горизонт подій

Радіус Шварцшильда (гравітаційний радіус) - радіус до якого має стиснутись зоря, щоб перетворитися на чорну діру

G - гравітаційна стала;

М - маса зорі

с - швидкість поширення світла

Якщо діра утворилася в подвійній системі зір, то її положення можна визначити за обертанням другого компонента навколо «порожнього місця»

Під час падіння речовини на чорну діру має виникати потужне рентгенівське ви-промінювання (джет)

Фото чорної діри М87,

10 квітня 2019 року

Інтенсивне гравітаційне поле чорної діри спотворює світло фонових зір, утворю-ючи кільцеві зображення прямо за темними краями горизонту подій чорної діри

2. За випромінюванням у якому діапазоні відкрили пульсари? Які зорі з ними ототожнюють? Чому вони мають таку назву?

1. В яких місцях народжуються зорі?

3. Якою буде кінцева стадія еволюції Сонця?

4. Яка зоря молодша: нова зоря чи протозоря?

5. Які зорі світять найдовше?

6. Як гинуть зорі великої маси?

9. Поясніть, яка з планет Сонячної системи матиме найбільший граничний ра-діус, характерний для чорної діри (гравітаційний радіус).

7. Зоря в процесі своєї еволюції проходить такі стадії: протозоря, звичайна зоря, наднова зоря, нейтронна зоря. У якій стадії зоря має найбільшу яскравість?

8. Розташуйте у порядку відповідно до еволюційного шляху зорі вказані об’єкти: стаціонарна зоря, наднова зоря, протозоря, нейтронна зоря.

12. Поясніть, чому зорі більшої початкової маси менше часу перебувають у стадії звичайної зорі, ніж зорі з меншою початковою масою

10. Чому в нейтронної зорі малий період обертання навколо осі?

11. Відомо, що всередині білих карликів та нейтронних зір не відбуваються термоядерні реакції. Поясніть звідки такі зорі беруть енергію для світіння