Занятие №2:
Компактные объекты
Жизнь звезд
Строение вещества
T↓
T\downarrow
T↓
T\downarrow
T↑
T\uparrow
T↑
T\uparrow
T↑
T\uparrow
Формирование звезд
Газо-пылевое облако
Остывание и сжатие
Формирование идеальной сферы
T↑
T\uparrow
=>
=>
P↑
P\uparrow
T↑↑
T\uparrow\uparrow
=>
=>
P↑↑
P\uparrow\uparrow
Термоядерные реакции
Жизнь звезд
FG
F_G
FL
F_L
Сила лучистого давления
FG
F_G
FL
F_L
=
=
Звезда живет!
ε
\varepsilon
Свет, излучённый с поверхности звезды
T↓
T\downarrow
Ядро звезды
H11
H_1^1
H11
H_1^1
+
+
He42
He_4^2
→
\rightarrow
ε
\varepsilon
Tядра
T_\text{ядра}
∼
\sim
106K
10^6 \, \text{K}
Teff
T_\text{eff}
∼
\sim
103K
10^3 \, \text{K}
Спектральные классы
Класс "О"
Teff∈(60000K,30000K)
T_\text{eff} \in (60 000 \, \text{K}, 30 000 \, \text{K})
Цвет:голубой
\text{Цвет}: \, \text{голубой}
Масса:∼60⋅MSun
\text{Масса}: \, \sim 60\cdot M_{Sun}
Радиус:∼15⋅RSun
\text{Радиус}: \, \sim 15 \cdot R_{Sun}
Радиус:∼15⋅RSun
\text{Радиус}: \, \sim 15 \cdot R_{Sun}
Класс "B"
Teff∈(30000K,10000K)
T_\text{eff} \in (30 000 \, \text{K}, 10 000 \, \text{K})
Цвет:бело-голубой
\text{Цвет}: \, \text{бело-голубой}
Масса:∼18⋅MSun
\text{Масса}: \, \sim 18\cdot M_{Sun}
Радиус:∼7.5⋅RSun
\text{Радиус}: \, \sim 7.5 \cdot R_{Sun}
Класс "A "
Teff∈(10000K,7500K)
T_\text{eff} \in (10 000 \, \text{K}, 7500 \, \text{K})
Цвет:белый
\text{Цвет}: \, \text{белый}
Масса:∼3.1⋅MSun
\text{Масса}: \, \sim 3.1\cdot M_{Sun}
Радиус:∼2.1⋅RSun
\text{Радиус}: \, \sim 2.1 \cdot R_{Sun}
Класс "F "
Teff∈(7500K,6000K)
T_\text{eff} \in (7500 \, \text{K}, 6000 \, \text{K})
Цвет:бело-желтый
\text{Цвет}: \, \text{бело-желтый}
Масса:∼1.7⋅MSun
\text{Масса}: \, \sim 1.7\cdot M_{Sun}
Радиус:∼1.3⋅RSun
\text{Радиус}: \, \sim 1.3 \cdot R_{Sun}
Класс "G "
Teff∈(6000K,5200K)
T_\text{eff} \in (6000 \, \text{K}, 5200 \, \text{K})
Цвет:желтый
\text{Цвет}: \, \text{желтый}
Масса:∼1.1⋅MSun
\text{Масса}: \, \sim 1.1\cdot M_{Sun}
Радиус:∼1.1⋅RSun
\text{Радиус}: \, \sim 1.1 \cdot R_{Sun}
Класс "K "
Teff∈(5200K,3700K)
T_\text{eff} \in (5200 \, \text{K}, 3700 \, \text{K})
Цвет:оранжевый
\text{Цвет}: \, \text{оранжевый}
Масса:∼0.8⋅MSun
\text{Масса}: \, \sim 0.8\cdot M_{Sun}
Радиус:∼0.9⋅RSun
\text{Радиус}: \, \sim 0.9 \cdot R_{Sun}
Класс "M "
Teff∈(3700K,2400K)
T_\text{eff} \in (3700 \, \text{K}, 2400 \, \text{K})
Цвет:красный
\text{Цвет}: \, \text{красный}
Масса:∼0.3⋅MSun
\text{Масса}: \, \sim 0.3\cdot M_{Sun}
Радиус:∼0.4⋅RSun
\text{Радиус}: \, \sim 0.4 \cdot R_{Sun}
Все вместе
Смерть звезд
Начало конца
FG
F_G
FL
F_L
>
>
Внешние слои звезды расширяются
H11
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
RБК
R_{\text{БК}}
R⊕
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
FG
F_G
FL
F_L
≫
\gg
Сверхсильные ударные волны
Сверхновая звезда
=
=
Нейтронная звезда
Нейтронная материя
Нейтрон
Обратный β-распад
⊕
\oplus
⊖
\ominus
Нейтронная звзезда
RБК
R_{\text{БК}}
∼
\sim
10−12км
10 - 12 \text{км}
Остатки сверхновой
Смерть звезды с массой ядра~(2-3)·M⊙
Все аналогично звезде с массой >1.4·M⊙
RКЗ∼6−10км
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=mc2
E = mc^2
Rμν−21Rgμν=c48πGTμν
R_{\mu\nu} - \dfrac{1}{2}Rg_{\mu\nu} = \dfrac{8\pi G}{c^4}T_{\mu\nu}
Аналогично
⎩⎨⎧xxxy
\begin{cases}
x \\
x \\
x \\
y
\end{cases}
{xx
\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
rg2GM
\sqrt{\dfrac{2 G M}{r_g}}
Радиус горизонта событий (гравитационный радиус)
?
v2k
v_{2k}
=
=
⩾
\geqslant
c
c
Гравитационная постоянна
G=6.67⋅10−11кг2Н⋅м2
G = 6.67\cdot10^{-11} \, \dfrac{\text{Н}\cdot\text{м}^2}{\text{кг}^2}
"Масса" черной дыры?
gноги
g_{\text{ноги}}
Кажущееся наблюдателю ускорение точек пространства, в классической механике, описываемое притяжением массивного тела!
≫
\gg
gголова
g_{\text{голова}}
gноги
g_{\text{ноги}}
gголова
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
Расстояние: 1170 пк
\text{Расстояние: 1170 пк}
Температура: 3490 К
\text{Температура: 3490 К}
Звездная величина: 7.96
\text{Звездная величина: 7.96}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: −9,4
\text{величина: −9,4}
Класс L2.5: 2mass j0523-1403
Расстояние: 12,76 пк
\text{Расстояние: 12,76 пк}
Температура: 2100 К
\text{Температура: 2100 К}
Звездная величина: 21,05
\text{Звездная величина: 21,05}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: 20,6
\text{величина: 20,6}
Класс G: Sun
Расстояние: 1 a.e.
\text{Расстояние: 1 a.e.}
Температура: 5800 К
\text{Температура: 5800 К}
Звездная величина: −26,74
\text{Звездная величина: −26,74}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: 4,83
\text{величина: 4,83}
Класс K: Pollux
Расстояние: 10,34 пк
\text{Расстояние: 10,34 пк}
Температура: 4865 К
\text{Температура: 4865 К}
Звездная величина: 1,15
\text{Звездная величина: 1,15}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: 1,09
\text{величина: 1,09}
Класс M: Arcturus
Расстояние: 11,24 пк
\text{Расстояние: 11,24 пк}
Температура: 4300 К
\text{Температура: 4300 К}
Звездная величина: −0,05
\text{Звездная величина: −0,05}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: −0,28
\text{величина: −0,28}
Класс K: Aldebaran
Расстояние: 20 пк
\text{Расстояние: 20 пк}
Температура: 3875 К
\text{Температура: 3875 К}
Звездная величина: 0,85
\text{Звездная величина: 0,85}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: −0,63
\text{величина: −0,63}
Класс B: Rigel
Расстояние: 260 пк
\text{Расстояние: 260 пк}
Температура: 12100 К
\text{Температура: 12100 К}
Звездная величина: 0,13
\text{Звездная величина: 0,13}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: −7,84
\text{величина: −7,84}
Класс B: Pistol Star
Расстояние: 7770 пк
\text{Расстояние: 7770 пк}
Температура: 11800 К
\text{Температура: 11800 К}
Звездная величина: >28
\text{Звездная величина: >28}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: −9,1
\text{величина: −9,1}
Класс M: UY Scuti
Расстояние: 1600 пк
\text{Расстояние: 1600 пк}
Температура: 3365 К
\text{Температура: 3365 К}
Звездная величина: 11,2
\text{Звездная величина: 11,2}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: −8,95
\text{величина: −8,95}
Класс K: Antares
Расстояние: 190 пк
\text{Расстояние: 190 пк}
Температура: 3400 К
\text{Температура: 3400 К}
Звездная величина: 0,96
\text{Звездная величина: 0,96}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: −5,28
\text{величина: −5,28}
Класс A: Sirius А
Расстояние: 2,64 пк
\text{Расстояние: 2,64 пк}
Температура: 9940 К
\text{Температура: 9940 К}
Звездная величина: −1,47
\text{Звездная величина: −1,47}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: 1.42
\text{величина: 1.42}
Класс M: Betelgeuse
Расстояние: 222 пк
\text{Расстояние: 222 пк}
Температура: 3600 К
\text{Температура: 3600 К}
Звездная величина: 0,5
\text{Звездная величина: 0,5}
Абсолютная звездная
\text{Абсолютная звездная}
величина: −5,14
\text{величина: −5,14}
Спасибо за понимание!
Занятие №2: Компактные объекты