Занятие №2:
Компактные объекты
Жизнь звезд
Строение вещества
T\downarrow
T\downarrow
T\uparrow
T\uparrow
T\uparrow
Формирование звезд
Газо-пылевое облако
Остывание и сжатие
Формирование идеальной сферы
T\uparrow
=>
P\uparrow
T\uparrow\uparrow
=>
P\uparrow\uparrow
Термоядерные реакции
Жизнь звезд
F_G
F_L
Сила лучистого давления
F_G
F_L
=
Звезда живет!
\varepsilon
Свет, излучённый с поверхности звезды
T\downarrow
Ядро звезды
H_1^1
H_1^1
+
He_4^2
\rightarrow
\varepsilon
T_\text{ядра}
\sim
10^6 \, \text{K}
T_\text{eff}
\sim
10^3 \, \text{K}
Спектральные классы
Класс "О"
T_\text{eff} \in (60 000 \, \text{K}, 30 000 \, \text{K})
\text{Цвет}: \, \text{голубой}
\text{Масса}: \, \sim 60\cdot M_{Sun}
\text{Радиус}: \, \sim 15 \cdot R_{Sun}
\text{Радиус}: \, \sim 15 \cdot R_{Sun}
Класс "B"
T_\text{eff} \in (30 000 \, \text{K}, 10 000 \, \text{K})
\text{Цвет}: \, \text{бело-голубой}
\text{Масса}: \, \sim 18\cdot M_{Sun}
\text{Радиус}: \, \sim 7.5 \cdot R_{Sun}
Класс "A"
T_\text{eff} \in (10 000 \, \text{K}, 7500 \, \text{K})
\text{Цвет}: \, \text{белый}
\text{Масса}: \, \sim 3.1\cdot M_{Sun}
\text{Радиус}: \, \sim 2.1 \cdot R_{Sun}
Класс "F"
T_\text{eff} \in (7500 \, \text{K}, 6000 \, \text{K})
\text{Цвет}: \, \text{бело-желтый}
\text{Масса}: \, \sim 1.7\cdot M_{Sun}
\text{Радиус}: \, \sim 1.3 \cdot R_{Sun}
Класс "G"
T_\text{eff} \in (6000 \, \text{K}, 5200 \, \text{K})
\text{Цвет}: \, \text{желтый}
\text{Масса}: \, \sim 1.1\cdot M_{Sun}
\text{Радиус}: \, \sim 1.1 \cdot R_{Sun}
Класс "K"
T_\text{eff} \in (5200 \, \text{K}, 3700 \, \text{K})
\text{Цвет}: \, \text{оранжевый}
\text{Масса}: \, \sim 0.8\cdot M_{Sun}
\text{Радиус}: \, \sim 0.9 \cdot R_{Sun}
Класс "M"
T_\text{eff} \in (3700 \, \text{K}, 2400 \, \text{K})
\text{Цвет}: \, \text{красный}
\text{Масса}: \, \sim 0.3\cdot M_{Sun}
\text{Радиус}: \, \sim 0.4 \cdot R_{Sun}
Все вместе
Смерть звезд
Начало конца
F_G
F_L
>
Внешние слои звезды расширяются
H_1^1
Окрестности ядра начинают «падать» на ядро
Возникают ударные волны, распространяющиеся к поверхности звезды
Наступает стадия красного гиганта
Близится веселье!
Смерть звезды массы ~M⊙
Внешние слои разлетаются
Белый карлик
Планетарная туманность
Расширение продолжается
Оголяется ядро
Белый карлик
Hubble Space Telescope image
Sirius A
Sirius B
A Chandra X-ray Observatory image
Sirius B
Sirius A
R_{\text{БК}}
R_{\oplus}
\sim
Планетарная туманность
Смерть звезды с массой ядра >1.4·M⊙
Вещество в ядре сильно уплотняется
Т. к. звезда большая
Внешние слои начинают падать на ядро
Остатки сверхновой
F_G
F_L
\gg
Сверхсильные ударные волны
Сверхновая звезда
=
Нейтронная звезда
Нейтронная материя
Нейтрон
Обратный β-распад
\oplus
\ominus
Нейтронная звзезда
R_{\text{БК}}
\sim
10 - 12 \text{км}
Остатки сверхновой
Смерть звезды с массой ядра~(2-3)·M⊙
Все аналогично звезде с массой >1.4·M⊙
R_{\text{КЗ}} \sim 6 - 10 \, \text{км}
Нейтрон
Нейтрон
Кварк
Кварковая материя
Кварковые звезды
Обратный β-распад
Деконфайнмент кварков
Смерть звезды с массой ядра >(2-3)·M⊙
Кварк
Кварк
ХАНА!!!
Все аналогично предыдущему случаю
Деконфайнмент кварков
E = mc^2
R_{\mu\nu} - \dfrac{1}{2}Rg_{\mu\nu} = \dfrac{8\pi G}{c^4}T_{\mu\nu}
Аналогично
\begin{cases}
x \\
x \\
x \\
y
\end{cases}
\begin{cases}
x \\
x \\
\end{cases}
Геометрия пространства-времени
Материя - энергия
Двумерная аналогия
Динамика ОТО
Модель двумерной черной дыры
Трехмерное искривление пространства-времени
Трехмерная черная дыра
Трехмерная черная дыра
Модель падения в черную дыру
Определения
Черная дыра - область пространства, для которой вторая космическая скорость больше скорости света (v2k>c)
Горизонт событий - область пространства вокруг черной дыры, в которой вторая космическая скорость равна скорости света (v2k=c)
Масса черной дыры
\sqrt{\dfrac{2 G M}{r_g}}
Радиус горизонта событий (гравитационный радиус)
?
v_{2k}
=
\geqslant
c
Гравитационная постоянна
G = 6.67\cdot10^{-11} \, \dfrac{\text{Н}\cdot\text{м}^2}{\text{кг}^2}
"Масса" черной дыры?
g_{\text{ноги}}
Кажущееся наблюдателю ускорение точек пространства, в классической механике, описываемое притяжением массивного тела!
\gg
g_{\text{голова}}
g_{\text{ноги}}
g_{\text{голова}}
Искривление пространства-времени
Игруля
Правила игры
Определить объект на фотографии, следующим образом:
✔ O
✔ B
✔ A
✔ F
✔ G
✔ K
✔ M
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Определите спектральный класс звезды
Ответы
Класс M: VY Canis Majoris
\text{Расстояние: 1170 пк}
\text{Температура: 3490 К}
\text{Звездная величина: 7.96}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: −9,4}
Класс L2.5: 2mass j0523-1403
\text{Расстояние: 12,76 пк}
\text{Температура: 2100 К}
\text{Звездная величина: 21,05}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: 20,6}
Класс G: Sun
\text{Расстояние: 1 a.e.}
\text{Температура: 5800 К}
\text{Звездная величина: −26,74}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: 4,83}
Класс K: Pollux
\text{Расстояние: 10,34 пк}
\text{Температура: 4865 К}
\text{Звездная величина: 1,15}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: 1,09}
Класс M: Arcturus
\text{Расстояние: 11,24 пк}
\text{Температура: 4300 К}
\text{Звездная величина: −0,05}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: −0,28}
Класс K: Aldebaran
\text{Расстояние: 20 пк}
\text{Температура: 3875 К}
\text{Звездная величина: 0,85}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: −0,63}
Класс B: Rigel
\text{Расстояние: 260 пк}
\text{Температура: 12100 К}
\text{Звездная величина: 0,13}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: −7,84}
Класс B: Pistol Star
\text{Расстояние: 7770 пк}
\text{Температура: 11800 К}
\text{Звездная величина: >28}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: −9,1}
Класс M: UY Scuti
\text{Расстояние: 1600 пк}
\text{Температура: 3365 К}
\text{Звездная величина: 11,2}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: −8,95}
Класс K: Antares
\text{Расстояние: 190 пк}
\text{Температура: 3400 К}
\text{Звездная величина: 0,96}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: −5,28}
Класс A: Sirius А
\text{Расстояние: 2,64 пк}
\text{Температура: 9940 К}
\text{Звездная величина: −1,47}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: 1.42}
Класс M: Betelgeuse
\text{Расстояние: 222 пк}
\text{Температура: 3600 К}
\text{Звездная величина: 0,5}
\text{Абсолютная звездная}
\text{величина: −5,14}
Спасибо за понимание!
Лекция №2. Компактные объекты
By Alexey Baigashov
Лекция №2. Компактные объекты
Курс олимпиадной астрономии
