Vznik, život a zánik hiezd ... H- R diagram

1. Vznik, život a zánik hiezd ... H- R diagram Veronika Machavová 4.G

2. Vznik vesmíru • Za začiatok vesmíru považujeme narušenie symetrie, ktorá v ňom panovala. Toto narušenie nazývame „Veľký tresk“ – Big Bang, ktorý sa udial približne pred 13,7 miliardami rokov. • Napriek istote, že sa Big Bang udial, veda nie je schopná odhadnúť, čo sa vtedy dialo. • V súčasnosti máme tri dôkazy Big Bangu a to : • Prvú myšlienku veľkého tresku, ktorú vyslovil ruský fyzik G. Gamov • Hubblom potvrdené rozpínanie vesmíru • Zvyškové žiarenie

3. Vznik galaxií • Vznik galaxií je zložitý proces, ktorý však môžeme ľahšie pochopiť na jednoduchých príkladoch (oblaky, fujavica, piesočná búrka) • Vznik galaxie ovplyvňujú rôzne činitele ako napríklad : • Gravitačná sila • Tepelný pohyb častíc • Difúzia • Plyn tvoriaci „surovinu“ pozostávajúcu z atómov H a He • Vznik galaxie môžeme opísať nasledovne: • Zhluk= búrlivé premeny = rotácia mraku = rozpad marku

4. Najznámejšie galaxie Galaxia Pegasus Mliečna dráha Galaxia Andromeda

5. Čo sú hviezdy Čo sú hviezdy? Aké sú? Ako vznikajú? Sú užitočné ? Takéto otázky si kladú ľudia už milióny rokov. Skúsime na ne spoločne nájsť odpovede a zistiť, či je naša budúcnosť vo hviezdach alebo v našich rukách.

6. Rozdelenie hviezd • Hviezdy rozdeľujeme do viacerých skupín: • Nepravidelné • Pulzujúce premenené hviezdy • Dvojhviezdy • Najstaršie hviezdy- Hviezdy 3. kategórie • Mladšie hviezdy- hviezdy 2. kategórie • Najmladšie hviezdy – hviezdy 1. kategórie • U týchto hviezd hrá rolu čas a ich zloženie

7. Definície rozdelení • Medzi fyzické patria hviezdy premenné kvôli fyzikálnym procesom prebiehajúcim v ich vnútri - pulzujúce premenné hviezdy, eruptívne a explozívne premenné • Medzi geometrické patria zákrytové dvojhviezdy, kde zmena jasnosti je spôsobená vzájomnými zákrytmi zložiek • Problémom klasifikácie je nejednoznačnosť - jeden typ premennej hviezdy sa môže ocitnúť vo viacerých skupinách dvojhviezda

8. Zrod protohviezdy • Hviezdy vznikajú z chladných a riedkych prachových a plynových mračien • Molekuly tohto mračna na seba pôsobia gravitačnou silou, priťahujú sa a pomaly sa pohybujú • V miestach, kde sú zhluky najväčšie, sa utvoria jednotlivé gravitačné centrá, ktoré priťahujú ďalší materiál. Hmota okolo každého z týchto zhlukov do nich postupne padá, pričom vzrastá aj teplota látky. • Teplota rastie spolu s veľkosťou zhlukov, až sa z takéhoto chuchvalca hmoty vytvorí guľa zhruba o veľkosti Slnečnej sústavy, ktorú nazývame protohviezda. • Po dosiahnutí takejto veľkosti sa začne jadro protohviezdy ohrievať, ohrieva aj okolitú látku a premiešava ju. • Ohriata látka zo stredu stúpa k okrajom, tu sa ochladí a klesá k jadru, kde sa znova ohreje a tento dej sa opakuje. Hviezda sa nachádza v tzv. Hyashiho štádiu, pri ktorom sa teplota na povrchu mení len málo. • Takáto guľa ešte nežiari vo viditeľnom svetle.

9. Protohviezdy

10. Život hviezdyI. • Teplota protohviezdy sa postupne zvyšuje. • Okolitý materiál sa časom na hviezdu nabalí alebo odfúkne a budúca hviezda tak stratí možnosť zväčšovať svoju hmotnosť. So zahrievaním jadra však ďalej pokračuje. • Doteraz bola zdrojom energie iba gravitačná kontrakcia. Keď teplota v jadre dosiahne 6 miliónov kelvinov, vystúpi ďalší zdroj: jadrová reakcia. Teplota a tlak v jadre sú dostatočne silné na to, aby došlo k jadrovej premene prvkov. • Gravitačná kontrakcia protohviezdy sa zastaví, pretože energia vznikajúca termonukleárnymi reakciami vyrovná gravitačný tlak a zabezpečí na dlhé obdobie rovnovážny stav hviezdy, ktorá sa "usadí" na hlavnej postupnosti H-R diagramu. • To sa však podarí len protohviezdam s hmotnosťou väčšou ako 0,085 hmotnosti Slnka.

11. Život hviezdyII. • Dochádza k vytváraniu jadier hélia z jadier vodíka. Vytvorením nového prvku sa uvoľňuje energia potrebná pre život hviezdy. • Proti tlaku energie vyžarovanej hviezdou pôsobí v opačnom smere jej gravitačná sila. Hovoríme, že hviezda je v hydrostatickej rovnováhe. • Takýmto spôsobom sa spaľuje vodík a popolom tejto reakcie je hélium. Celý proces začína v jadre. • Po minutí vodíka v jadre táto reakcia postupuje smerom k obalu pričom hélium klesá k jadru • Pod váhou hélia sa začína jadro samo stláčať, čím stúpa jeho teplota. Keď dosiahne dostatočnú teplotu, začne prebiehať nová jadrová reakcia. Pri tejto reakcii dôjde k spaľovaniu ťažších prvkov • Čím ťažšie prvky hviezda spaľuje, tým je jej energia menšia a palivo je spaľované rýchlejšie • Veľmi hmotní veľobri môžu dosiahnuť až záverečnú reakciu, pri ktorej vzniká železo. • Ťažšie atómy už jadrovou fúziou nevznikajú.

12. červený obor supernova Biely trpaslík supernova pulzor

13. Hviezdna staroba I. • Pokiaľ je tlak a gravitačná sila hviezdy v rovnováhe je všetko v poriadku. V prípade, že tlak je slabší, dochádza k zmršteniu. • Ak by bol tlak väčší ako Fg hviezdy, hviezda by musela zväčšiť svoj polomer na udržanie rovnováhy. • Všetky deje, ktoré v nej prebiehajú, závisia od jej hmotnosti • Kým energia vytváraná stále novými prvkami stačí na vyrovnanie Fg, hviezda žije. • Pokiaľ hmotnosť hviezdy nie je taká, aby dokázala zabezpečiť priebeh ďalšej reakcie, začne prevládať Fg nad žiarením a hviezda sa začne boriť. • Všetko závisí od jej hmotnosti, na jej základe sa hviezdy potom môžu zaradiť do skupiny : • s hmotnosťou do 1,44 MO (MO je značka pre hmotnosť Slnka) • medzi 1,44 MO a 2 MO • nad 2 MO.

14. Hviezdna staroba II. • K prvej skupine patrí aj Slnko. • Keď hviezda vytváraním He začne svoje jadro stláčať, zvýši sa jeho teplota, hviezda musí zväčšiť svoj polomer, čím sa ochladí teplota na povrchu. Začnú sa vytvárať neutrálne molekuly a zmení sa aj farba jej povrchu • Takéto hviezdy nazývame černení obri • Gravitácia tejto hviezdy je malá , nedokáže udržať neutróny pri povrchu a preto ju začnú opúšťať a vytvárať okolo nej hmlovinu • jadro sa naďalej zmršťuje a stáva sa viac hustým • Po zmiznutí hmloviny môžeme vidieť jadro hviezdy- biely trpaslík • Bieli trpaslíci sa skladajú z hmoty hviezdy, ktorá bola taká hustá, že sa nedala viac stlačiť • V druhej skupine sa nachádzajú hviezdy, ktoré skončia svoju činnosť pri železe • Premena železa by bola pre hviezdu zbytočne zaťažujúca • Hviezda sa začína rútiť. Jej vonkajšie časti sa rútia na jadro, ktoré ho stlačia na obrovskú hustotu, nakoniec nastane zrážka • Dochádza k výbuchu tzv. supernovy, ktorý hviezdu rozmetá na kúsky • Vzniká z nej neutrónová hviezda, ktorá má obrovskú rotáciu – pulzor • Hviezdy tretieho typu • Hviezdu tohto typu čaká rovnaký osud ako u predchádzajúcej hviezdy, po výbuchu supernovy z nej však nezostane vôbec nič • Hmotnosť je taká veľká, že stláčaniu jadra nedokáže nič zastaviť, na mieste umierajúcej hviezdy zostane čierna diera

15. Veľká hmlovina Hmloviny a galaxie Hmlovina konská

16. H- R diagram - história • Určitá závislosť medzi absolútnou hviezdnou veľkosťou a spektakulárnou triedou hviezd bola objavená dánskym astronómomEjnarom Hertzsprungom • Zverejnil ju v roku 1095 vtabuľkovej podobe v jeho publikácii„Zur Strahlung der Sterne“a v„Zeitschrift für WissenschaftlichePhotographie“. • Za podobu diagramu akoho poznáme dnes vďačíme HenrymuRussellovi • Diagram je na počesť tohtoveľkého objavu pomenovaný po svojichobjaviteľochHertzsprungov – Russellov diagram • Využíva sa na zisťovaniefyzikálneho stavu hviezd

17. Popis H.R diagramu • Vodorovná os : • Efektívna hodnota vynášaná na vodorovnú os klesá zľava doprava • Ak je miesto efektívnej hodnoty použitý farebný index (B-V), potom začína od záporných hodnôt vľavo modrá a pokračuje k červenej pozitívnej vpravo • Zvislá os : • Na zvislú os sa vynáša žiarivý výkon hviezdy • Používa sa pomerové číslo buď v porovnaní so Slnkom alebo s absolútnou hviezdnou veľkosťou • Pri používaní tohto čísla si treba uvedomiť, že nižšia alebo viac záporná hodnota znamená hviezdu s väčším žiarivým výkonom • Najžiarivejšie hviezdy sa na H-R diagrame nachádzajú v časti s najzápornejšími hodnotami absolútnej hviezdnej veľkosti • Na vodorovnej osi sa teda nachádzajú spektrálne triedy, na zvislej žiarivý výkon a absolútna hviezdna žiarivosť • Šikmo prechádzajú osi s veľkosťami hviezd, tu rozlišujeme: veľobrov, obrov, hlavnú postupnosť a trpaslíkov • Z tohto diagramu je možné vypočítať teplotu, hmotnosť aj vek hviezd • Uhlopriečne v páse postupnosti sa nachádzajú hviezdy v svojich najlepších rokoch. Patrí sem aj Slnko a väčšina hviezd.

18. Vlastnosti H-R diagramu • Aj hviezdy v rovnakom páse s inými polohami majú rozdielne hodnoty žiarivosti. Tento úkaz odôvodňuje Stefanov – Boltzmannovzákon, kde podľavzťahu *, kde jednotka energie vyžiarená nam2 za jednu sekundu závisí od 4 mocniny teploty • Ak majú dve hviezdy rovnakú efektívnu teplotu, majú rovnaký výstupný výkon na meter štvorcový • Podľa veľkosti sú hviezdy v H-R diagrame rozdelené na tri skupiny : • Hviezdy s najväčším žiarivým výkonom – veľobri, trieda svietivosti I-II • Hviezdy s menším žiarivým výkonom – obri, trieda svietivosti III • Nejasné hviezdy sú súčasťou postupnosti a ich trieda svietivosti je V

19. H.R diagramy