Fősorozatban • Hayk Hakobyan • ismeretterjesztő feladatok a „elemek» • Fizika

A csillag egyensúlyát megbeszéltük, hogy a Hertzsprung - Russell (összekötve a színét és fényességét a csillagok) kapja a legtöbb a csillagok a „csík”, amely az úgynevezett fősorozatba. Élete nagy csillag töltenek ott. A jellemző fősorozaton csillagok az, hogy a legtöbb energia miatt „égő” hidrogénatom a sejtmagban, ellentétben a T Tau csillagok, vagy például, a Giants, amelyet meg kell említeni a postscript.

Ábra. 1. ábra Hertzsprung - Russell. Amellett, hogy a szín és a fényesség a fő szekvencia csillagok felsorolt ​​specifikus tömege (napenergia tömegeket)

Szintén tárgyalt, hogy a különböző színek (a „hőmérséklet” a felület) és a fényesség (kibocsátott energia egységnyi idő) megfelelnek a különböző tömegű fő szekvenciát csillagok. tömegtartomány indul tized Nap tömegű (y törpék), és kiterjed a több száz napok (y óriások). De a hatalmas kell fizetni egy nagyon rövid az élet a fősorozatban: Giants költeni csak több millió év (vagy még kevesebb), míg a törpék lehet a fő szekvenciát akár 10000000000000 év.

Ebben a feladatban vagyunk „az első elvek”, az eredmények az előző feladatok (Starry egyensúly és Vándor foton), meg fogja érteni, hogy miért fősorozatba - ez majdnem egy egyenes vonal a diagramon, és hogyan kapcsolódnak hozzá fényesség és tömege csillagok.

Legyen u - a fotonok energiája egységnyi mennyiség (energiasűrűség). A definíció szerint a fényesség L - a kibocsátott energia a csillag felszínén egységnyi idő alatt. A nagyságrenddel \ (L \ sim \ frac \), ahol V - hangerő Star, τ - néhány jellemző az átadás ideje ennek az energiának a külső (vagyis az az idő, amely alatt a foton elhagyja altalaj csillag). Mivel a térfogat ismét nagyságrendű lehet venni, ahol R 3. R - sugara a csillag. energia átviteli időt lehet megbecsülni, R2 / lc. ahol L - szabad úthossz, amely a becslések szerint 1 / ρκ (ρ - sűrűség Csillagok anyag, κ - opacitás).

Ábra. 2. Az átadás energiasűrűség Au a belső a külső régióiban a csillag. Rajz a könyv D. Maoz, Astrophysics dióhéjban

Az egyensúly, a foton energia sűrűsége fejezi ki a törvény a Stefan - Boltzmann. u = aT 4., ahol egy - valamilyen konstans, és a T - a hőmérséklet jellemző.

Így elhagyva minden állandók, azt találjuk, hogy a fényesség L arányos \ (\ frac. \)

Mi is, hogy a P nyomás egyensúlyban kell lennie a gravitáció: \ (P \ sim \ frac \.)

Compression csillag formáció is megáll, amikor a szív kezdődik az intenzív égő hidrogén előállító elegendő nyomást. Ez akkor fordul elő egy bizonyos hőmérséklet T. audio ami függ semmi. Ezért, és a nagy, jellegzetes hőmérséklet (sőt, az a hőmérséklet, a központ a csillagok, nem tévesztendő össze a felszíni hőmérséklete!) A fő szekvenciát csillagok az azonos.

1) A közbenső tömegű csillagok (0,5

ρT. és opacitás (fotonok) Thomson szórás okozta szabad elektronok, ami miatt a fedettség állandó: κ = const. A függőség a fényesség a csillagok tömegük. Értékelje a csillag fényessége, ami 10-szer nagyobb tömegű, mint a Nap (fényesség képest a nap).

2) A kis tömeg csillag, a nyomás még mindig okozta gáznyomás, és a fedettség elsősorban úgy határoztuk meg más szóródási és adja a Kramers közelítés: κ

ρ / T 7/2. Problémák ugyanaz a probléma az alacsony tömegű csillagok, becslésével a csillag fényessége, ami 10-szer könnyebb, mint a nap.

3) Vannak nagy tömegű csillagok több mint több tíz naptömeg fényelnyelés miatt csak Thomson-szórás (κ = const), míg a nyomás által okozott nyomás és a fotonok nem a gáz (P

T 4). A függőség fényesség a tömege, mint csillagok a szavazás a csillag fényessége, ami 100-szor nagyobb tömegű, mint a Nap (vigyázni kell a napfényt nem lehet összehasonlítani, ez szükséges ahhoz, hogy egy köztes lépés).

Tipp 1

ρR 3. hozzávetőleges kifejezéseket a fényesség és a nyomás, valamint a kifejezés a sűrűség és átlátszóságát, hogy megszabaduljon a ρ. A jellemző hőmérséklet-T mindenhol ugyanaz, mint már említettük, így ez is lehet mindenütt elhagyható.

Tipp 2

Az utolsó bekezdésében naptömegű csillagok egy függőség, és nehéz - a másik, így nem tudom összehasonlítani a Nap Ehelyett az első szám a fényesség egy köztes-tömeg (pl 10 naptömeg), a képlet csillagok köztes tömeg, majd a következő képlet segítségével masszív csillagok, hogy a csillag fényességét 100-szor nehezebb, mint a napot.

Csillagok, amelyben a nyomás, amely ellensúlyozza a gravitáció, feltéve, hogy a nyomás az ideális gázok P

ρT. felírhatjuk P

ρ (T véve, mint egy állandó). Így az ilyen csillagok, azt találjuk, hogy M

R., amit alább.

Megjegyzendő, hogy ez a kifejezés arra utal, hogy a csillag, mely 10-szer nagyobb tömegű, mint a Nap, körülbelül 10-szer nagyobb a sugara.

1) Miután κ és T állandó és meghatározott ρ

M / R 3, és a fenti kapcsolatok, megkapjuk a köztes tömeges csillag L

M 3. Ez azt jelenti, hogy egy csillag 10-szer nagyobb tömegű, mint a Sun bocsátják ki az energiát 1000-szer nagyobb időegység (a sugara, mint a Nap csak 10-szer).

2) Másrészt, az alacsony tömegű csillag vesz κ

ρ / T 7/2 (T - az összes, mint egy állandó), van L

M 5. Azaz, egy csillag, ami 10-szer kisebb tömegű, mint a Nap, egy fényesség 100, 000-szor kisebb, napenergia (ismét legalább egy sugara 10 alkalommal).

3) a legnagyobb tömegű csillagok, az arány az M

R már nem működik. Mivel a nyomás által biztosított nyomás a fotonok, P

const. Így, M

M. A Nap nem lehet közvetlenül összehasonlítani, mert egy másik kapcsolat vonatkozik napenergia tömegű csillagok. De azt találtuk, hogy a csillag 10-szer nagyobb tömegű, mint a Nap egy fényesség 1000 alkalommal. Az ilyen csillag lehet hasonlítani, ez biztosítja, hogy a csillag 100-szor nagyobb tömegű, mint a Nap bocsát ki mintegy 10 000-szor több energiát egységnyi idő alatt. Mindez és az okozza a görbe alakja a fő szekvencia Hertzsprung - Russell (1. ábra).

utószó

Mint egy gyakorlat, hadd becsülni a lejtőn a fő szekvencia Hertzsprung-Russell. Az egyszerűség kedvéért vegyük azt az esetet L

M 4 - közepes beállítás két, úgy a döntést.

A definíció szerint a hatékony hőmérséklet ( „hőmérséklet” felület) van

ahol σ - egy konstans. Tekintettel arra, hogy M

R (vagyunk fent), van a fő szekvencia csillagok (átlag) \ (L \ sim T_ ^ 8 \). Azaz, a hőmérséklet a felszínen a csillag, amely 10-szer a tömege a Nap (és süt 1000-szer több, intenzív), nem lesz 15 000 K, mint egy csillag tömegű 10-szer kevesebb napenergia (ami ragyog 100 000-szor kevésbé intenzív) - körülbelül 1500 K .

Összefoglalni. A belső tér a fő-szekvencia csillagok „fűtött” a fúziós hidrogén égési. Az ilyen égő egy energiaforrás, ami elég billió éve, a legkönnyebb csillagok, több milliárd éves napenergia tömegű csillagok és több millió éve, a legnehezebb.

Ez az energia kinetikus energiává alakítjuk át a gáz és az energia a fotonok, hogy kölcsönhatásba lépnek egymással, ez az energia átadódik a felületre, és a szintén elegendő nyomást, hogy ellensúlyozza a gravitációs tömörítési a csillag. (De a legkönnyebb csillagok (M <0,5M☉ ) и тяжелых (M> 3M☉) transzfer is előfordul konvekcióval.)

Az egyes grafikonok ábrán. A 3. ábra egy klaszter a csillagok, mert a csillagok az azonos klaszter feltehetően alakultak ugyanabban az időben. Átlagban ábra azt mutatja, a csillagok a Fiastyúk klaszter. Mint látható, a koncentráció még mindig nagyon fiatal (kora becsült 75-150000000 nincs jelen), és a nagy részét a csillag a fő sorozatot.

A bal oldali ábra azt mutatja, a klaszter még nem alakult (éves kor alatt 5 millió év), ahol a legtöbb a csillagok nem is „született” (ha a születés a belépés a fő szekvencia). Ezek a csillagok nagyon világos, mivel a nagy részét az energia nem jár a termonukleáris reakciók, és a gravitációs nyomás. Valójában, még mindig tömörített, lassan lefelé a Hertzsprung - Russell (amint azt a nyíl), amíg a közepén a hőmérséklet nem emelkedik ahhoz, hogy fut a hatékony termonukleáris reakciók. Ezután a csillag lesz a fő szekvenciát (a fekete vonal az ábrán), és ott lesz egy ideig. Azt is meg kell jegyezni, hogy a legnehezebb csillagok (M> 6M☉) született a fő szekvencia, azaz, amikor kialakítva a hőmérséklet a központban már elég magas ahhoz, hogy kiváltja a termonukleáris hidrogén elégetése. Emiatt nehéz őscsillagok (balra) a diagram, nem látjuk.

A jobb oldali grafikon mutatja a felhalmozási régi (kor 12,7 milliárd év). Úgy látszik, hogy a legtöbb csillag elhagyták a fősorozatban mozgó „fel” a grafikonon, és lesz egy vörös óriás. További részletek erről a vízszintes ág, fogunk beszélni egy másik alkalommal. Ugyanakkor érdemes megjegyezni, hogy a legnehezebb csillag elhagyja fősorozatba mielőtt bárki más (már említettük, hogy a legtöbb fényesség fizetni a rövid élettartam), míg a legkisebb csillagok (jobbra a fő soron) továbbra is rajta. Így, ha a felhalmozási ismert „inflexiós pont” - az a hely, ahol levágta a fő szekvencia és az óriás ág kezdődik, lehet pontosan megbecsülni, hogy hány évvel ezelőtt a csillag keletkezik, hogy az, hogy megtaláljuk a kor a klaszter. Ezért a Hertzsprung-Russell hoz hasznot, hogy azonosítsa a nagyon fiatal és nagyon idős csillaghalmazok.

Kapcsolódó cikkek

• Fősorozatban csillag - studopediya