EWOLUCJA GWIAZD Na podstawie diagramu Hertzsprunga - Russella.

Prezentacja na temat: "EWOLUCJA GWIAZD Na podstawie diagramu Hertzsprunga - Russella."— Zapis prezentacji:

1 EWOLUCJA GWIAZD Na podstawie diagramu Hertzsprunga - Russella

2 Wszechświat ulega ewolucji, podobnie ewolucji podlegają znajdujące się w nim obiekty np. galaktyki, gwiazdy. Dzisiejsza wiedza nie daje nam pewności, czy wcześniej powstawały galaktyki czy gromady galaktyk. Lepiej rozumiemy natomiast procesy, które doprowadziły do tworzenia i ewolucji gwiazd.

3 GWIAZDA TO OBIEKT ASTRONOMICZNY ŚWIECĄCY WŁASNYM ŚWIATŁEM

4 Diagram Hertzsprunga - Russella Ewolucję gwiazdy oraz zależność między takimi parametrami jak np. jasność widzialna lub absolutna gwiazdy, barwa gwiazdy, masa, rozmiary, temperatura odczytuje się z wykresu zwanego diagramem Hertzsprunga - Russella

5 Diagram Hertzsprunga - Russella

6 Opis diagramu Hertzsprunga - Russella Jasność widoczną gwiazdy opisuje wielkość gwiazdowa m, aby można było porównać między sobą cechy gwiazd należy wyeliminować wpływ odległości od obserwatora na wynik obserwacji. Wielkością taką jest absolutna wielkość gwiazdowa M. Ze względu na temperaturę powierzchni gwiazdy podzielono na siedem typów widmowych: O, B, A, F, G, K, M Każdy punkt na diagramie odpowiada jednej gwieździe o znanych: temperaturze i jasności absolutnej. Wprowadzono również dodatkową klasyfikację gwiazd, tak zwane klasy jasności. Oznaczone są one cyframi rzymskimi i niektóre dodatkowo literami a lub b: I a – najjaśniejsze nadolbrzymy, Ib lub, II – nadolbrzymy pozostałe, III – olbrzymy, IV – podolbrzymy, V – karły, VI – podkarły, VII – białe karły Słońce: G2V

7 Typy widmowe gwiazd Cyfra stojąca przy literze określającej typ widmowy może przyjmować wartość od 0 do 9 i pozwala określić tzw. typ pośredni. Jeśli gwiazda jest typu G7 tzn., że jej temperatura jest bliższa temperaturze gwiazdy typu K. Natomiast gwiazda typu G3 ma temperaturę bliższą gwieździe typu F. Czerwona 2 10 3 K-3,7 10 3 K M Pomarańczowa 3,7 10 3 K-5 10 3 K K Żółta 5 10 3 K-6 10 3 K G Jasnożółta 6 10 3 K-7,5 10 3 K F Białożółta 7,5 10 3 K-10 4 K A Biała 10 4 K- 3 10 4 K B Białoniebieska 3 10 4 K-7 10 4 K O Barwa obserwowana Temperatura powierzchni Typ widmowy

8 Etapy ewolucji gwiazd

9 Powstanie gwiazdy Gwiazda powstaje w obłokach międzygwiezdnych. Obłok ten kurczy się pod wpływem grawitacji i powstaje jądro gwiazdy składające się głównie z H 2 i He - PROTOGWIAZDAPROTOGWIAZDA Materia, kurcząca się pod wpływem grawitacji zaczyna uwalniać energię, która zużywana jest na podgrzanie i na promieniowanie elektromagnetyczne. Protogwiazdy charakteryzują się bardzo dużą jasnością. ETAP TEN KOŃCZY SIĘ GDY WNĘTRZE GWIAZDY OSIĄGNIE TEMPERATURĘ 8 MLN K

10 Początek nowej gwiazdy W jądrze rozpoczynają się reakcje fuzji – reakcje termojądrowe. Ten moment w życiu gwiazdy traktowany jest jako jej początek – na diagramie znajduje się ona w ciągu głównym wieku zerowego. To w którym miejscu ciągu głównego jest gwiazda zależy od jej masy. Im większa gwiazda, tym większa jej jasność, tym leży bliżej lewego górnego rogu diagramu. diagramu Czas życia gwiazd o różnych masach na ciągu głównym wynosi np.: 0,1 masy Słońca- 20 bln lat; 1 masa Słońca- 9 mld lat, 10 mas Słońca - 13 mln lat.

11 Brązowe karły Może zdarzyć się tak, że masa powstałej gwiazdy jest zbyt mała do rozpoczęcia reakcji syntezy w jądrze. Wówczas stygnie ona powoli i emituje niewielką ilość światła. Takie gwiazdy nazywane są BRĄZOWYMI KARŁAMI. BRĄZOWYMI KARŁAMI

12 Gwiazdy ciągu głównego Jest to najdłuższy etap ewolucji gwiazdy (może spędzić w nim 90% swojego życia). Gwiazdy zmieniają swoją temperaturę i skład chemiczny w wyniku reakcji jądrowych: cyklu protonowo – protonowego i węglowo – azotowego: –jeśli M G >M S to dominuje cykl C – N –jeśli M G <M S to dominuje cykl p – p Etap ten kończy się gdy cały wodór w jądrze zamieni się w hel

13 Co będzie dalej działo się z gwiazdą? Zależy to od jej masy.

14 Ewolucja gwiazdy o M G <M S CZERWONY OLBRZYM – jądro helowe zaczyna się kurczyć, a otaczająca je otoczka rozrasta sięCZERWONY OLBRZYM Gdy temperatura jądra osiągnie 100 mln K zaczynają się reakcje przemiany helu na węgiel, powodujące spadek temperatury gwiazdy Jądro zwiększa swoje rozmiary Gdy cały hel zostanie wypalony gwiazda staje się CZERWONYM NADOLBRZYMEMCZERWONYM NADOLBRZYMEM

15 Ewolucja gwiazdy o M G <M S Węglowe jądro otacza teraz helowa otoczka emitująca tzw., wiatr gwiazdowy, co powoduje utratę energii Masa otoczki zmniejsza się – gwiazda zaczyna się kurczyć, a jej jasność rośnie (wraz ze wzrostem temperatury) Gdy temperatura powierzchni osiągnie odpowiednią wartość, gaz otoczki jonizuje – świeci, co rejestrujemy jako MGŁAWICĘ PLANETARNĄMGŁAWICĘ PLANETARNĄ

16 Ewolucja gwiazdy o M G <M S Po odrzuceniu otoczki ustają reakcje termojądrowe i z gwiazdy pozostaje mały gęsty obiekt - BIAŁY KARZEŁBIAŁY KARZEŁ Czas stygnięcia białego karła wynosi 1 mld lat Gdy temperatura jego spadnie do 4000K staje się CZARNYM KARŁEM (przestaje być widoczny)CZARNYM KARŁEM

17 Ewolucja gwiazdy o M G >M S Wszystkie etapy ewolucji przebiegają szybciej Po ciągu głównym (spalanie wodoru) temperatura powierzchni maleje Jasność gwiazdy oraz jej rozmiary zaczynają rosnąć Gdy temperatura jądra osiągnie 100 mln K zaczynają się reakcje przemiany helu na węgiel, a węgla na krzem

18 Ewolucja gwiazdy o M G >M S Krzem w jądrze gwiazdy zaczyna zamieniać się na żelazo, stąd reakcje w jądrze pochłaniają tylko energię na ogrzanie go Gwiazda zaczyna się kurczyć, aby utrzymać stałą temperaturę Jeśli osiągnie gęstość 10 18 kg/m 3, to następuje rozpad jąder pierwiastków

19 Ewolucja gwiazdy o M G >M S Powstała energia z rozpadu rozrywa otoczkę gwiazdy – WYBUCH SUPERNOWEJWYBUCH SUPERNOWEJ Po wybuchu jasność zaczyna maleć; z otoczki tworzy się MGŁAWICA GAZOWA, a z jądra PULSAR – GWIAZDA NEUTRONOWAPULSAR

20 Podsumowanie Ewolucja gwiazdy zależna jest od jej masy. To masa początkowa decyduje, czy gwiazda pod koniec swojego życia wygaśnie spokojnie, czy też efektownie wybuchnie, jako wybuch supernowej i pozostawi ślad w postaci pulsara. Współczesne laboratoria astronomiczne potwierdzają fakt powstawania i ewolucji nowych gwiazd i galaktyk. Co świadczy tym samym o ciągłej ewolucji Wszechświata.

21 Zadanie domowe Zredaguj wypowiedź na temat: Czym są czarne dziury? Wizja artystyczna czarnej dziury z polem magnetycznym otoczona wirującym dyskiem materii.

22 KONIEC

23 Protogwiazda

24 Brązowy Karzeł Brązowy karzeł Gliese 229B (na prawo od jasnej gwiazdy), na zdjęciach wykonanych w Obserwatorium Palomar oraz przez Teleskop Hubble'a (NASA)

25 Czerwony olbrzym (Betelgeuse)

26 Czerwony nadolbrzym

27 Mgławica planetarna Pierścień

28 Mgławica planetarna Hantle (M 27)

29 Mgławica planetarna Ślimak albo Słonecznik

30 Mgławica planetarna Kocie Oko

31 Białe karły Planetarna mgławica NGC 2440 zawiera najgorętszego znanego białego karła, widocznego jako jasna plama blisko środka zdjęcia Zaznaczone fragmenty gromady gwiazd M4

32 Wybuch supernowej

33 Pulsar

34 Czarny Karzeł