Презентация Красные гиганты. Красный гигант планета

Красный гигант – звезда «пожилого возраста»

Красный гигант

Содержание:

Характеристика красных гигантов

Фото красного гиганта

Красный гигант и Солнце

Красный гигант видео

«Звезда пожилого возраста» по астрономическим меркам это звезда, имеющая десятки миллиардов лет, такой возраст является почтенным даже для порядочной звезды, ведь звезды, как мы знаем, также имеют свой определенный жизненный цикл, период рождения, юности, зрелости, старости и угасания. И какое место во всем этом занимают красные гиганты? Об этом читайте дальше.

]

Характеристика красных гигантов

Красным гигантом в астрономии называют особенно большие звезды поздних спектральных классов, обладающие высокой светимостью и протяженными оболочками. В качестве примеров красных гигантов могут служить такие звезды как Арктур, Альдебаран, Гаркус, находящиеся в так званой ветви красных гигантов.

Красные гиганты неспроста так названы, их размеры просто огромны, радиус среднего красного гиганта превосходит радиус нашего Солнца в сотни раз, размеры же больше солнечного примерно в 1500 раз. Но при этом красный гигант в разы холоднее обычной звезды (включая опять таки наше Солнце), которая тепла излучает в два раза больше, нежели красный гигант.

Красный гигант

Дело в том, что красный гигант представляет собой звезду, у которой в силу уже почтенного возраста (по звездным меркам, разумеется) истощились запасы водорода. Ядро ее состоит исключительно из гелия, которое в силу действия сил гравитации и отсутствия водорода начинает интенсивно сжиматься, в то же время окружающий ядро слой водорода наоборот начинает расширяться в окружающее пространство, при этом стремительно остывать. Звезда при этом принимает ярко красный свет, отсюда и название.

В целом строение красного гиганта можно таким вот образом изобразить на картинке.

строение красного гиганта

Фото красного гиганта

Ниже представляем вашему вниманию несколько интересных фотографий красного гиганта.

Красный гигант

Красный гигант и Солнце

Наше Солнце относительно молодая звезда по галактическим меркам, его возраст составляет примерно «всего лишь» в 4,57 миллиарда лет, и еще пять миллиардов лет оно будет светить в своем «штатном режиме». Но придет момент, когда запасы водорода на нашем светиле таки истощаться и тогда Солнце превратится в красного гиганта.

Когда Солнце станет красным гигантом? Не волнуйтесь, еще очень нескоро, по подсчетам ученых действующих запасов водорода на Солнце хватит на ближайшие 5 миллиардом лет. По прошествии этого срока начнется процесс трансформации нашего светила в красного гиганта, в ходе которого размеры Солнца вырастут в 200 раз – а это почти до современной земной орбиты. Меркурий и Венера, при этом будут испепелены полностью, жизнь же на Земле в таких условиях тоже вряд ли будет возможна.

После трансформации, в состоянии красного гиганта (означающее для звезды уже своего рода «пенсионный возраст») Солнце пробудет еще примерно 100 миллионов лет, после чего окончательно погаснет, превратившись в планетарную туманность с белым карликом во главе.

Жизненный цикл Солнца

Тут на картинке представленный жизненный цикл Солнца.

Красный гигант видео

И в завершение познавательное видео от канала National Geographic превращении нашего Солнца в красного гиганта.

www.poznavayka.org

Красный гигант – Журнал "Все о Космосе"

Красный гигант (иллюстрация)

800px-Stellar_evolutionary_tracks-rus.svg[1]

Эволюционные треки звезд различных масс при образовании красных гигантов на диаграмме Герцшпрунга — Рассела

Наиболее распространенными красными гигантами являются звезды, находящиеся на диаграмме Герцшпрунга — Рассела вблизи конца так называемой ветви красных гигантов (в английской терминологии: RGB, red giant branch), но продолжающие процесс слияния водорода в гелий в оболочке, окружающей вырожденное гелиевое ядро. Другие красные гиганты: звёзды красного сгущения в холодной половине горизонтальной ветви, в ядрах которых происходит слияние гелия-4 в углерод-12 посредством тройной альфа-реакции; и звёзды асимптотической ветви гигантов, в которых термоядерное горение гелия происходит во внешней оболочке вырожденного углерод-кислородного ядра (иногда и с горением водорода в более внешней оболочке ядра).

К красным гигантам относят звёзды спектральных классов K и M класса светимости III, то есть с абсолютной звёздной величиной. Температура излучающей поверхности (фотосферы) красных гигантов сравнительно невелика (Tph ≈ 3000—5000 K) и, соответственно, поток энергии с единицы излучающей площади невелик — в 2—10 раз меньше, чем у Солнца. Однако полная светимость таких звёзд может достигать 105—106 L☉, так как красные гиганты и сверхгиганты имеют очень большие размеры и, соответственно, площади поверхности. Характерный радиус красных гигантов — от 100 до 800 солнечных радиусов, что соответствует площади поверхности в 104—106 раз больше солнечной.

Спектры красных гигантов характеризуются наличием молекулярных полос поглощения, поскольку в их относительно холодной фотосфере некоторые молекулы оказываются устойчивыми. Максимум излучения приходится на красную и инфракрасную области спектра.

Звёзды в процессе своей эволюции могут достигать поздних спектральных классов и высоких светимостей на двух этапах своего развития: на стадии звездообразования и поздних стадиях эволюции.

Стадия, на которой молодые звёзды наблюдаются как красные гиганты, зависит от их массы — этот этап длится от ~ 103 лет для массивных звёзд с массами М ≈ 10 M☉ и до ~ 108 лет для маломассивных звёзд с М ≈ 0,5 M☉. В это время звезда излучает за счёт гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии. По мере сжатия температура поверхности таких звёзд растёт, но вследствие уменьшения размеров и площади излучающей поверхности падает светимость. В конечном итоге в их ядрах начинается реакция термоядерного синтеза гелия из водорода (протон-протонный цикл, а для массивных звёзд также CNO-цикл), и молодая звезда выходит на главную последовательность.

На поздних стадиях эволюции звёзд после выгорания водорода в их недрах и образования «пассивного» (не участвующего в термоядерных реакциях) гелиевого ядра звёзды сходят с главной последовательности и перемещаются в область красных гигантов и сверхгигантов диаграммы Герцшпрунга — Рассела: этот этап длится ~ 10 % от времени «активной» жизни звёзд, то есть этапов их эволюции, в ходе которых в звёздных недрах идут реакции нуклеосинтеза. Звёзды главной последовательности с массами М < 10 M☉ превращаются сначала в красные гиганты, а затем — в красные сверхгиганты; звёзды с М > 10 M☉ — непосредственно в красные сверхгиганты. Перед тем как перейти в стадию красного гиганта, звезда проходит промежуточную стадию — стадию субгиганта. Субгигант — это звезда, в ядре которой уже прекратились термоядерные реакции с участием водорода, но горение гелия ещё не началось, так как гелиевое ядро недостаточно разогрето.

В современной астрофизике термин красные гиганты относится, как правило, к таким проэволюционировавшим звёздам, сошедшим с главной последовательности; молодые звёзды, не вышедшие на главную последовательность, обобщённо называют протозвёздами или по конкретному типу, например, звёзды типа T Тельца.

Протопланетарная туманность Красный Прямоугольник: асимметричный выброс газопылевой материи красным гигантом

И «молодые», и «старые» красные гиганты имеют схожие наблюдаемые характеристики, объясняющиеся сходством их внутреннего строения — все они имеют горячее плотное ядро и очень разреженную и протяжённую оболочку (англ. envelope). Наличие протяжённой и относительно холодной оболочки приводит к интенсивному звёздному ветру: потери массы при таком истечении вещества достигают 10−6—10−5 M☉ в год. Интенсивному звёздному ветру способствует несколько факторов:

Высокая светимость красных гигантов в сочетании с огромной протяжённостью их атмосфер (радиусы в 102—103 R☉) приводит к тому, что на границах их фотосфер давление излучения на газовую и пылевую компоненты их оболочек становится соизмеримым с силами тяготения, что вызывает вынос вещества.

Ионизация областей оболочек, лежащих ниже фотосферы, делает их существенно непрозрачными для электромагнитного излучения, что приводит к конвекционному механизму переноса энергии. Аналогичную природу имеет солнечная активность, в случае же красных гигантов мощность конвективных потоков должна значительно превосходить солнечную.

В протяжённых звёздных оболочках могут развиваться неустойчивости, приводящие к сильным колебательным процессам, сопровождающимся изменением теплового режима звезды. Периодические колебания оболочек во многих случаях приобретают заметный с огромных расстояний масштаб: многие «старые» красные гиганты являются пульсационными переменными, переменными являются также и некоторые «молодые красные гиганты» типа T Тельца. Конвективные механизмы могут приводить к выносу в атмосферу звезды продуктов нуклеосинтеза из внутренних ядерных источников, что является причиной наблюдаемых аномалий химического состава красных гигантов, в частности, повышенного содержания углерода.

Средняя плотность красных гигантов может быть в миллион раз меньше плотности воды (для сравнения, средняя плотность Солнца примерно равна плотности воды, 1 г/см3). При этом отношение средней плотности к плотности ядра может составлять 1:108 (у Солнца примерно 1:50). Около 10% массы красного гиганта приходится на его очень малое по размерам ядро, в котором (или в наружном слое которого) происходят термоядерные реакции; остальная часть массы звезды приходится на очень протяжённую оболочку, которая переносит выделившуюся в ядре энергию к поверхности.

На поверхности красных гигантов ускорение свободного падения очень невелико. Так, если звезда с массой, равной массе Солнца, превращается в красный гигант и увеличивает свой радиус до размеров орбиты Земли (1 а. е.), то ускорение свободного падения на её поверхности будет равно центростремительному орбитальному ускорению Земли, т. е. 0,6 см/с2, или 0,0006 g; для сравнения, ускорение свободного падения на поверхности Солнца равно 27,8 g. Низкая поверхностная гравитация и высокая светимость звезды способствуют потере вещества из её оболочки.

В процессе эволюции звёзд главной последовательности происходит «выгорание» водорода — нуклеосинтез с образованием гелия в pp-цикле и (для массивных звёзд) в CNO-цикле. Такое выгорание приводит к накоплению в центральных частях звезды гелия, который при сравнительно низких температурах и давлениях ещё не может вступать в термоядерные реакции. Прекращение энерговыделения в ядре звезды ведёт к сжатию и, соответственно, к повышению температуры и плотности ядра. Рост температуры и плотности в звёздном ядре приводит к условиям, в которых активируется новый источник термоядерной энергии: выгорание гелия (тройная гелиевая реакция или тройной альфа-процесс), характерный для красных гигантов и сверхгигантов.

При температурах порядка 108 К кинетическая энергия ядер гелия становится достаточно высокой для преодоления кулоновского барьера между ядрами: два ядра гелия (альфа-частицы) могут сливаться с образованием крайне нестабильного изотопа бериллия 8Be:

4He + 4He = 8Be.Бо́льшая часть 8Be, имеющего период полураспада всего6,7×10−17 секунды, снова распадается на две альфа-частицы, но при столкновении 8Be с высокоэнергетической альфа-частицей может образоваться стабильное ядро углерода 12C:

8Be + 4He = 12C + 7,3 МэВ.Несмотря на весьма низкую равновесную концентрацию Be8 (например, при температуре ~108 К отношение концентраций 8Be/4He ~ 10−10), скорость тройной гелиевой реакции оказывается достаточной для достижения нового гидростатического равновесия в горячем ядре звезды. Зависимость энерговыделения от температуры в тройной гелиевой реакции чрезвычайно высока.

Начало тройной гелиевой реакции в вырожденных ядрах маломассивных (масса до ~2,25 M☉) красных гигантов имеет взрывоподобный характер, что приводит к резкому, но очень кратковременному (~104—105 лет) росту их светимости — гелиевой вспышке.

Следует, однако, отметить, что тройная гелиевая реакция характеризуется значительно меньшим энерговыделением, чем CNO-цикл: в пересчёте на единицу массы энерговыделение при «горении» гелия более чем в 10 раз ниже, чем при «горении» водорода. По мере выгорания гелия и исчерпания источника энергии в ядре возможны и более сложные реакции нуклеосинтеза, однако, во-первых, для таких реакций требуются всё более высокие температуры и, во-вторых, энерговыделение на единицу массы в таких реакциях падает по мере роста массовых чисел ядер, вступающих в реакцию.

Дополнительным фактором, по-видимому, влияющим на эволюцию ядер красных гигантов, является сочетание высокой температурной чувствительности тройной гелиевой реакции (и реакций синтеза более тяжёлых ядер) с механизмом нейтринного охлаждения: при высоких температурах и давлениях возможно рассеяние фотонов на электронах с образованием нейтрино-антинейтринных пар, которые свободно уносят энергию из ядра: звезда для них прозрачна. Скорость такого объёмного нейтринного охлаждения, в отличие от классического поверхностного фотонного охлаждения, не лимитирована процессами передачи энергии из недр звезды к её фотосфере. В результате реакции нуклеосинтеза в ядре звезды достигается новое равновесие, характеризующееся одинаковой температурой ядра: образуется изотермическое ядро.

Жизненный цикл Солнца

В настоящее время Солнце является звездой среднего возраста, и возраст Солнца оценивается приблизительно в 4,57 миллиарда лет. Солнце будет оставаться на главной последовательности ещё приблизительно 5 миллиардов лет, постепенно увеличивая свою яркость на 10 % каждый миллиард лет, после чего водород в ядре будет исчерпан.

После этого температура и плотность в солнечном ядре повысятся настолько, что начнётся горение гелия, и гелий начнёт превращаться в углерод. Размеры Солнца вырастут как минимум в 200 раз, то есть почти до современной земной орбиты (0,93 а.е.) Меркурий и Венера, несмотря на сильную потерю массы Солнца к моменту перехода на стадию красного гиганта, будут им поглощены и полностью испарятся. Земля, если не разделит их судьбу, будет разогрета настолько, что шансов на сохранение жизни не будет никаких. Океаны же испарятся задолго до перехода Солнца на стадию красного гиганта, приблизительно через 1,1 миллиарда лет.

На стадии красного гиганта Солнце будет находиться приблизительно 100 миллионов лет, после чего превратится в планетарную туманность с белым карликом в центре; планетарная туманность рассеется в межзвёздной среде в течение нескольких тысячелетий, а белый карлик будет остывать в течение многих миллиардов лет.

Фотография Миры в ультрафиолете. «Хвост» звёздной атмосферы обусловлен влиянием звезды-компаньона

Мириды (радиально пульсирующие долгопериодические переменные типа Ми́ры — Омикрона Кита) — гиганты спектрального класса М с периодом от 80 до более 1000 дней и вариациями блеска от 2,5m до 11m, в спектрах присутствуют эмиссионные линии.

SR — полуправильные пульсирующие переменные гиганты спектрального класса М с периодом от 20 дней до нескольких лет и вариациями блеска ~ 3m (пример: Z Большой Медведицы).SRc — полуправильные пульсирующие переменные сверхгиганты спектрального класса М (примеры: μ Цефея, Бетельгейзе, α Геркулеса).Lb — неправильные медленные пульсирующие переменные гиганты спектрального класса K, M, C, S (примеры: CO Cyg).Lc — неправильные медленные пульсирующие переменные сверхгиганты спектрального класса M с вариациями блеска ~ 1m (примеры: TZ Cas).По материалам Wikipedia

aboutspacejornal.net

Красный гигант

Красный гигант — звезда поздних спектральных классов с высокой светимостью и протяжёнными оболочками. Примерами красных гигантов являются Арктур, Альдебаран, Гакрукс и Мира A. Красный гигант Красные гиганты и сверхгиганты имеют очень большие размеры и, соответственно, площади поверхности. Характерный радиус красных гигантов — от 100 до 800 солнечных радиусов, что соответствует площади поверхности в 104—106 раз больше солнечной. Так как температура фотосферы красного гиганта близка к температуре спирали лампы накаливания (≈3000 К), красные гиганты, вопреки своему названию, аналогично лампам, испускают свет не красного, а скорее охристо-желтоватого оттенка.

Молодые и старые Красные гиганты

Стадия, на которой молодые звёзды наблюдаются как красные гиганты, зависит от их массы. В это время звезда излучает за счёт гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии. По мере сжатия температура поверхности таких звёзд растёт, но вследствие уменьшения размеров и площади излучающей поверхности падает светимость. В конечном итоге в их ядрах начинается реакция термоядерного синтеза гелия из водорода (протон-протонный цикл, а для массивных звёзд также CNO-цикл), и молодая звезда выходит на главную последовательность.

Строение красных гигантов

И «молодые», и «старые» красные гиганты имеют схожие наблюдаемые характеристики, объясняющиеся сходством их внутреннего строения — все они имеют горячее плотное ядро и очень разреженную и протяжённую оболочку. Наличие протяжённой и относительно холодной оболочки приводит к интенсивному звёздному ветру: потери массы при таком истечении вещества достигают 10−6—10−5 масс Солнца в год.

astroson.com

Выживет ли Земля, когда Солнце станет красным гигантом?

Иллюстрация выжженной Земли, когда Солнце вступило в фазу красного гиганта. Предоставлено: Wikimedia Commons/Fsgregs.

С начала истории человечества люди поняли, что Солнце является центральной частью их жизни. Свидетельством тому является важность бесчисленных мифологических и космологических систем по всему миру (например, гелиоцентрическая система мира). Но так как наше понимание этого созревало со временем, мы узнали, что Солнце было задолго до нас, и будет существовать ещё долго после того, как мы уйдём. Образовавшись около 4,6 миллиарда лет назад, наше Солнце начало свой жизненный цикл за 40 миллионов лет до образования Земли. Как мы знаем, Солнце - это звезда главной последовательности, где термоядерный синтез в его ядре заставляет его излучать энергию и свет, "питая" нас здесь на Земле. Это продлится ещё 4,5 - 5,5 миллиардов лет, после чего оно исчерпает запас водорода и гелия и пройдёт через ряд серьёзных изменений. Предполагая, что человечество всё ещё живёт и называет Землю своим домом в то время, мы возможно захотели бы выбраться отсюда!

Рождение нашего Солнца

Популярная теория о том, как образовалось Солнце и Солнечная Система, - это Небулярная Гипотеза, которая гласит, что Солнце и все планеты сформировались миллиарды лет назад в гигантском облаке молекулярного газа и пыли. Тогда приблизительно 4,57 миллиарда лет назад это облако испытало гравитационный коллапс в центре из-за пролетающей мимо звезды или сверхновой, вызвавшими ударную волну, запустившую процесс, который привёл к рождению нашего Солнца.

В целом, это произошло после того, как карманы пыли и газа начали собираться в более плотные участки. Пока эти регионы притягивали всё больше и больше материи, сохранение импульса заставило их начать вращаться, в то же время увеличивающееся давление заставило их нагреваться. Большая часть вещества собралась в шар в центре, в то время как остальная материя была распределена в большом плоском диске, который окружал этот шар.

Молодые звёзды имеют диски из газа и пыли вокруг себя, называемые протопланетным диском. Из этого диска образуются планеты, а присутствие водяного льда в диске влияет на то, где сформируются различные типы планет. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.Шар в центре в конечном счёте образует Солнце, в то время как диск из вещества сформирует планеты. Затем в течение следующих 100 000 лет Солнце будет коллапсирующей протозвездой перед тем, как температура и давление внутри него запустят термоядерный синтез. Наше Солнце началось как звезда Т Тельца - дико-активная звезда с вырывающимися наружу интенсивными солнечными ветрами. Спустя несколько миллионов оно приняло нынешнюю форму.

Звезда главной последовательности

За прошедшие 4,57 миллиарда лет Солнце находилось в главной последовательности своей жизни. Что характеризуется процессами, где водородное топливо при невероятных давлении и температуре в ядре звезды превращается в гелий. В дополнение к изменению свойств составляющей его материи, этот процесс также производит огромное количество энергии. Учёные считают, что наша звезда каждую секунду превращает 600 миллионов тонн вещества в нейтрино, солнечное излучение и примерно 4 х 1027 ватт энергии.

Естественно, этот процесс не может длиться вечно, он зависит от присутствия материи, которую можно регулярно потреблять. А время идёт, и водород превращается в гелий, ядро продолжит сжиматься, позволив внешним слоям Солнца переместиться ближе к центру и испытать большую гравитационную силу.

Это создаст большее давление в ядре, которое испытывает сопротивление со стороны итогового увеличения скорости прохождения термоядерного синтеза. В целом, это значит, что Солнце продолжит расходовать водород в своём ядре, процесс термоядерного синтеза ускорится, и выработка нашей звезды возрастёт. В настоящее время это приводит к 1% приросту светимости каждые 100 миллионов лет, и 30% приросту в итоге за прошедшие 4,5 миллиарда лет.

Жизненный цикл звезды, похожей на Солнце, от её рождения слева до её эволюции в красного гиганта справа спустя миллиарды лет. Предоставлено: ESO/M. Kornmesser.Приблизительно через 1,1 миллиарда лет с текущего времени Солнце станет ярче на 10%. Этот прирост в светимости будет означать прирост и в тепловой энергии, которую поглощает атмосфера Земли, что запустит парниковый эффект, подобный тому, что превратил Венеру в страшный ад в наши дни.

Через 3,5 миллиарда лет наша звезда будет ярче на 40%, чем сейчас, что приведёт к закипанию океанов, постоянному таянию ледяных шапок на полюсах, и весь водяной пар из атмосферы будет утерян в космосе. При таких условиях жизнь, которую мы знаем, не сможет выжить на поверхности планеты Земля, и наша планета полностью преобразуется в ещё один горячий и сухой мир, такой как Венера.

Фаза красного гиганта

Через 5,4 миллиарда лет с текущего времени Солнце войдёт в так называемую фазу красного гиганта в своей эволюции. Это начнётся, когда в ядре истощатся все запасы водорода, а инертный гелий, накопившийся там, станет нестабилен и коллапсирует под собственным весом. Это приведёт к нагреву ядра и его уплотнению, после этого наша звезда вырастет в размерах.

Учёными подсчитано, что расширяющееся Солнце вырастет настолько сильно, что поглотит орбиту Меркурия, Венеры и может даже Земли. Даже если Земля бы выжила, её близость в сильному жару этого красного гиганта опалила бы нашу планету и сделала её совершенно непригодной для жизни. Однако астрономы отметили, что когда Солнце расширится, то и орбиты планет скорей всего изменятся.

Когда наша звезда достигнет этой последней стадии в своей эволюции, она потеряет огромное количество массы в виде мощных звёздных ветров. В общем, когда она вырастет, то потеряет массу, заставив планеты двигаться по спирали наружу из Солнечной Системы. Поэтому вопрос состоит в том, обгонит ли расширяющееся Солнце планеты, двигающиеся по спирали наружу, или Земля (или может даже Венера) избежит этой участи?

К. Шредер и Роберт Кэннон Смит - двое исследователей, пытающиеся ответить на этот вопрос. В своей исследовательской статье под названием "Ещё раз о далёком будущем Солнца и Земли", появившейся в журнале "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", они пробежались в расчётах самых последних моделей звёздной эволюции.

По словам Шредера и Смита, когда Солнце станет красным гигантом через 7,59 миллиарда лет. оно начнёт быстро терять массу. К тому времени, когда оно достигнет своего наибольшего радиуса, в 256 раз больше текущего размера, Оно будет иметь всего 67% от своей текущей массы. Когда Солнце начнёт расширение, это произойдёт настолько быстро, что пронесётся через всю внутреннюю Солнечную Систему всего за 5 миллионов лет.

Именно тогда наступит относительно короткий период (130 миллионов лет) - фаза сжигания гелия, в этот момент звезда расширится до орбиты Меркурия, а затем и Венеры. К тому времени, когда она достигнет Земли, наша звезда будет терять 4,9 х 1020 тонн массы ежегодно (8% массы Земли).

Но выживет ли Земля?

Сейчас я вам сообщу плохие и хорошие новости. Плохие новости, по словам Шредера и Смита, заключаются в том, что Земля НЕ выживет при расширении Солнца. Даже если бы Земля перешла на более отдалённую орбиту, на 50% дальше сегодняшней её орбиты (1,5 а.е.), у неё не было бы шансов. Расширяющаяся звезда поглотит нашу планету прежде, чем достигнет конца фазы красного гиганта, и Солнце продолжит расширяться ещё на 0,25 а.е. в течение 500 000 лет.

Изображение художником красного гиганта. Предоставлено: NASA/ Walt Feimer.

Оказавшись внутри солнечной атмосферы, Земля столкнётся с частицами газа. Её орбита нарушится, и она начнёт двигаться по спирали к звезде. Если бы Земля была чуть дальше от Солнца, чем сейчас, в 1,15 а.е., она смогла бы пережить фазу расширения нашей звезды. Если мы смогли бы оттолкнуть нашу планету на это расстояние, с нами скорее всего было бы всё хорошо. Однако такие разговоры носят исключительно спекулятивный характер и из области научной фантастики на данный момент.

А теперь к хорошим новостям. Задолго до того, как наша звезда войдёт в фазу красного гиганта, её зона обитаемости сдвинется. Астрономы оценивают, что эта зона будет простираться мимо орбиты Земли через миллиард лет. Нагрев Солнцем испарит океаны Земли, а затем солнечное излучение вырвет водород из молекул воды. Земля больше никогда не будет иметь океанов, и в конечном счёте станет расплавленной.

Да, это хорошие новости... Но обратная сторона этого в том, что мы можем с уверенностью сказать, что человечество будет вынуждено покинуть свою родную планету, прежде чем её поглотит Солнце. И учитывая тот факт, что мы имеем дело со сроками далеко за пределами того, с чем мы можем иметь дело, мы совершенно не уверены, что какая-то другая катастрофа ни истребит нас раньше, или что мы не сможем уйти далеко от нашей текущей эволюционной фазы.

Интересный побочный эффект будет в том, что изменение границ зоны обитаемости Солнца изменит Солнечную Систему. Эта новая зона обитаемости будет простираться от 49,4 а.е. до 71,4 а.е. - как раз до Пояса Койпера - это значит, что ранее ледяные миры растают, и жидкая вода будет существовать за орбитой Плутона.

Почему-то объекты, которые были до нас, и которые будут здесь после того, как мы уйдём, продолжают нас очаровывать. И когда имеешь дело с вещами как Солнца, Земля и известная Вселенная, это становится совершенно необходимым. До сих пор наше существование было вспышкой по сравнению с космосом, и сколько мы вытерпим, остаётся открытым вопросом.

Название прочитанной вами статьи "Выживет ли Земля, когда Солнце станет красным гигантом?".

Звезды сверхгиганты

Диск звезды Бетельгейзе, снимок телескопа Хаббл Звезды сверхгиганты – космическая судьба этих колоссальных светил предназначила им в определенное время вспыхнуть сверхновой.

Общие сведения

Рождение всех звезд происходит одинаково. Гигантское облако молекулярного водорода начинает сжиматься в шар под влиянием гравитации, пока внутренняя температура не спровоцирует ядерный синтез. На протяжении всего существования светила пребывают в состоянии борьбы с собой, внешний слой давит силой тяжести, а ядро – силой разогретого вещества, стремящегося расширится. В процессе существования водород и гелий постепенно выгорают в центре и обычные светила, имеющие значительную массу, становятся сверхгигантами. Встречаются такие объекты в молодых образованиях, таких как неправильные галактики или рассеянные скопления.

Свойства и параметры

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Масса играет решающую роль в формировании звезд – в крупном ядре синтезируется больше количество энергии, которая повышает температуру светила и его активность. Приближаясь к финальному отрезку существования объекты с весом, превышающим солнечный в 10-70 раз, переходят в разряд сверхгигантов. В диаграмме Герцшпрунга-Рассела, характеризующей отношения звездной величины, светимости, температуры и спектрального класса, такие светила расположены сверху, указывая на высокую (от +5 до +12) видимую величину объектов. Их жизненный цикл короче, чем у других звезд, потому что своего состояния они достигают в финале эволюционного процесса, когда запасы ядерного топлива на исходе. В раскаленных объектах заканчивается гелий и водород, а горение продолжается за счет кислорода и углерода и далее вплоть до железа.

Классификация звезд сверхгигантов

По Йеркской классификации, отражающей подчинение спектра светимости, сверхгиганты относятся к I классу. Их разделили на две группы:

Ia – яркие сверхгиганты или гипергиганты;
Ib – менее яркие сверхгиганты.

Материалы по теме

По своему спектральному типу в Гарвардской классификации эти звезды занимают промежуток от O до M. Голубые сверхгиганты представлены классам O, B, A, красные – K, M, промежуточные и плохо изученные желтые – F, G.

Красные сверхгиганты

Крупные звезды покидают главную последовательность, когда в их ядре начинается горение углерода и кислорода, – они становятся красными сверхгигантами. Их газовая оболочка вырастает до огромных размеров, распространяясь на миллионы километров. Химические процессы, проходящие с проникновением конвекции из оболочки в ядро, приводят к синтезу тяжелых элементов железного пика, которые после взрыва разлетаются в космосе. Именно красные сверхгиганты обычно заканчивают жизненный путь светила и взрываются сверхновой. Газовая оболочка звезды дает начало новой туманности, а вырожденное ядро превращается в белого карлика. Антарес и Бетельгейзе – крупнейшие объекты из числа умирающих красных светил.

Голубые сверхгиганты

Ригель

В отличие от красных, доживающих долгую жизнь гигантов, – это молодые и раскаленные звезды, превосходящие своей массой солнечную в 10-50 раз, а радиусом – в 20-25 раз. Их температура впечатляет – она составляет 20-50 тыс. градусов. Поверхность голубых сверхгигантов стремительно уменьшается из-за сжатия, при этом излучение внутренней энергии непрерывно растет и повышает температуру светила. Результатом такого процесса становится превращение красных сверхгигантов в голубые. Астрономы заметили, что звезды в своем развитии проходят различные стадии, на промежуточных этапах они становятся желтыми или белыми. Ярчайшая звезда созвездия Ориона – Ригель – отличный пример голубого сверхгиганта. Ее внушительная масса в 20 раз превышает Солнце, светимость выше в 130 тыс. раз.

Денеб

В созвездии Лебедя наблюдается звезда Денеб – еще один представитель этого редкого класса. Ее спектральный класс Ia, это – яркий сверхгигант. На небосводе по своей светимости эта далекая звезда может сравниться только с Ригелем. Интенсивность ее излучения сравнима с 196 тыс. Солнц, радиус объекта превосходит наше светило в 200 раз, а вес – в 19. Денеб быстро теряет свою массу, звездный ветер невероятной силы разносит ее вещество по Вселенной. Звезда уже вступила в период нестабильности. Пока ее блеск изменяется по небольшой амплитуде, но со временем станет пульсирующим. После исчерпания запаса тяжелых элементов, которые поддерживают стабильность ядра, Денеб, как другие голубые сверхгиганты, вспыхнет сверхновой, а его массивное ядро станет черной дырой.

Интересные факты

Красный карлик может существовать миллиарды лет, экономно расходуя внутреннее топливо, а для сверхгиганта этот период сокращается до нескольких миллионов.

Туманность вокруг Полярной звезды

Известная всем Полярная звезда – представительница этого класса. Она относится к желтому спектру, ее радиус больше солнечного в 30 раз, а светимость – в 2200.

Гипергиганты не значительно превосходят сверхгигантов по размеру, но при этом превалируют в массе в десятки раз, а их яркость достигает от 500 тыс. до 5 млн. светимостей Солнца. Эти звезды имеют самую короткую жизнь, иногда она исчисляется сотнями тысяч лет. Таких ярких и мощных объектов в нашей Галактике найдено около 10.

Изначально ученые считали, что голубые гиганты взрываются, переходя в стадию красных. Но неоднократные наблюдения вспышек сверхновых непосредственно из голубых сверхгигантов, доказали ошибочность этой теории. Колоссальная энергия таких процессов стала неожиданностью для ученых. Под пристальное наблюдение попала Эта Киля, являющаяся нестабильной. Этот голубой сверхгигант, способный затмить 120 Солнц, может взорваться сверхновой в недалеком будущем. Воздействие взрывной волны подобной силы на нашу Солнечную систему непредсказуемо, но мы точно не узнаем о них.

comments powered by HyperComments

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 6896

spacegid.com

Красные гиганты - презентация (строение)

Слайды и текст этой презентации

Слайд №1

Красные гиганты и Двойные звезды

Смирнова О.А. учитель физики ГБОУ СОШ№ 180

Презентация к учебному курсу по физике для учащихся 8-9 классов

Санкт-Петербург2012 год

Слайд №2

Красные гиганты и сверхгиганты — поздних с высокой светимостью и протяжёнными оболочками Наблюдаемые характеристики красных гигантов.излучающей поверхности () красных гигантов сравнительно невелика ( 3000-5000К) и, соответственно, поток с единицы излучающей площади невелик — в 2—10 раз меньше, чем у . Однако, велика, так как красные гиганты и сверхгиганты имеют очень большие . Характерные красных гигантов и сверхгигантов — от 100 до 800 солнечных радиусов.красных гигантов характеризуются наличием молекулярных полос поглощения, максимум излучения приходится на красную и области .

Слайд №3

Происхождение и строение красных гигантов«Молодые» и «старые» красные гигантыЗвёзды в процессе своей эволюции могут достигать поздних и высоких на двух этапах своего развития: на стадии звёздообразования и поздних стадиях эволюции. Стадия, на которой молодые звёзды наблюдаются как красные гиганты, зависит от их — этот этап длится от ~ 103 лет для массивных звёзд с и до ~ 108 лет для маломассивных звёзд . В это время звезда излучает за счёт , выделяющейся при сжатии. По мере сжатия температура поверхности таких звёзд растёт, но, вследствие уменьшения размеров и площади излучающей поверхности, падает . В конечном итоге, в их ядрах начинается реакция из , и молодая звезда выходит на .На поздних стадиях эволюции звёзд, после выгорания в их недрах, звёзды сходят с и перемещаются в область красных гигантов и сверхгигантов: этот этап длится ~ 10 % от времени «активной» жизни звёзд, то есть этапов их эволюции, в ходе которых в звёздных недрах идут реакции. Звёзды превращаются сначала в красные гиганты, а затем — в красные сверхгиганты; звёзды с — непосредственно в красные сверхгиганты. Перед тем, как перейти в стадию красного гиганта, звезда проходит промежуточную стадию — стадию субгиганта. — это звезда, в ядре которой уже прекратились термоядерные реакции с участием водорода, но горение гелия ещё не началось, так как ядро недостаточно разогрето.

Слайд №4

Солнце как красный гигантВ настоящее время является звездой среднего возраста, и возраст Солнца оценивается приблизительно в 4,57 миллиарда лет. Солнце будет оставаться на Главной последовательности ещё приблизительно 5 миллиардов лет, постепенно увеличивая свою яркость на 10% каждый миллиард лет, после чего в ядре будет исчерпан. После этого температура и плотность в солнечном ядре повысятся настолько, что начнётся горение гелия, и гелий начнёт превращаться в углерод. Размеры Солнца вырастут как минимум в 200 раз, то есть почти до современной земной орбиты (0,93 ). и , несмотря на сильную потерю массы Солнца к моменту перехода им на стадию красного гиганта, будут им поглощены и полностью испарятся. Земля, если не разделит их судьбу, будет разогрета настолько, что шансов на сохранение жизни не будет никаких. . Океаны же испарятся задолго до перехода Солнца на стадию красного гиганта, приблизительно через 1,1 миллиарда лет.На стадии красного гиганта Солнце будет находиться приблизительно 100 миллионов лет, после чего превратится в , и далее станет .

Слайд №5

Немного фактов о Солнце

Слайд №6

Со́лнце — единственная звезда Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,866 % от суммарной массы всей Солнечной системы[5]. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле[6] (фотоны необходимы для начальных стадий

процесса фотосинтеза), определяет климат. Солнце состоит из водорода (~73 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма[7]) и других элементов с меньшей концентрацией: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома

Слайд №7

Солнце-расколенное тело,все вещества на нем могут существовать только в виде сильно сжатых паров и газов.Температура Солнца очень высока. На его повехности 6000 градусов по Цельсию.А на Земле самые тугоплавкие вещества плавятся притемпературах от 3000 до 4000 градусов.Металл вольфрам ,употребляемый для нитей электрических лампочек ,плавится при температуре в 3400градусов.Поверхность Солнца очень горяча ,а внутренность его во много раз горячее.По вычислениям астрономов,температура внутри Солнца чудовищна-15 миллионов градусов!В каком состачнии находится вещество при такой температуре,можно только предполагать.

Слайд №8

Солнце-огромнейшее светило.Если для изображения Земли взять маленькую горошину,то для модели Солнца понадобится арбуз.Поперечник Солнца в 109 раз больше поперечника Земли.Поперечник Солнца равен почти 1400 километров!Представьте себе, что Солнце пустое внутри и в центре его поместилась Земля.Тогда в пустом солнечном шаре хватит места дляЛуны, и она будет вращаться вокруг Земли на обычном своем расстоянии. По объему Солнце в 1300 тысяч раз больше Земли,то есть из Солнца можно выкроить миллион триста тысяч шаров такой величины, как Земля.Но Солнце тяжелее Земли только в 330 тясяч раз. Это потому, что средняя плотность Солнца в четыре раза мешьше, чем плотность Земли.

Слайд №9

Все эти перемены окажут огромное воздействие на судьбу планет солнечной системы.Уже через миллиард лет,когда Солнце лишь незначительно(на 30%) увеличится в объеме,средняя температура на Земле возрастет примерно на 35 градусов,а это значит,что растительный и животный миротступят к полюсам,покинут навсегда экваториальную зону,где температура будет достигать +170 градусов! В это время же время суровый климат Марсаподвергнется значительному смягчению до -20 градусов.Пройдет еще 1 миллиард лет и Земля станет совершенно необитаемой, так как ее средняя температура превысит +120 градусов,а в тропических районахв полдень будет доходить до 550 грудусов!Это быстро приведет к испарению морей и океанов и к обугливанию белка.Зато Марс достигнет полного расцвета, и там создадутся условия, благоприятствующие возникновению жизни.Средняя температура на поверности Марсадойдет до 40 грагусов цельсия.Растают льды,образуются водные бассейны,в которых появится органическая жизнь.Большие планеты Юпитер и Сатурн в это время по-прежнему остаются безжизненными и холодными.Только спустя еще 3 миллиарда лет они начнут оживать.

Слайд №10

Первой пробудится ото сна крупнейшая планета нашей системы — Юпитер со своими многочисленными спутниками, каждый из которых может стать отдельнойцветущей планетой. Существуют предположения, что в этот период поверхность Юпитера отвердеет и он станет экваториальной планетой. Интенсивное солнечноеосвещение растопит кристаллы метана и аммиака, создающие ледяную суспензию в атмосфере Юпитера, а затем приведет к их разложению. В атмосфере останутсяазот и кислород, что напоминает земную атмосферу. И тогда уже ничто не помешает возникновению белков. Из атмосферы они попадут с осадками в океаны и дадутначало жизни, которая со временем выйдет на сушу.Затем тоже самое произойдет с Сатурном. Но это будет последний рубеж.

Слайд №11

Мю Цефе́я, также известная как «гранатовая звезда Гершеля» является красным сверхгигантом и находится в созвездии Цефея. Она является одной из самых больших и самых мощных (полная светимость в 350 000 раз выше солнечной) звёзд в нашей Галактике и принадлежит к спектральному классу M2Ia.

Мю Цефея одна из самых больших и ярких звёзд, видимая невооружённым глазом. В северном полушарии наилучшее время наблюдения с августа по январь.

Сравнительные размеры μ Цефея и Солнца.Звезда примерно в 1650 раз больше Солнца (радиус равен 7,7 а. е.) и если бы была помещена на его место, то её радиус находился бы между орбитами Юпитера и Сатурна. Мю Цефея могла бы вместить в себя миллиард солнц и 2,7 квадрильона земель. Если бы Земля была размером с мячик для гольфа (4,3 см.), Мю Цефея была бы шириной в 2 моста Золотые Ворота (5,5 км.).

Слайд №12

система из двух гравитационно связанных звезд, обращающихся по замкнутым орбитам вокруг общего центра масс. Двойные звёзды — явление весьма распространённое. Примерно половина всех звёзд нашей Галактики принадлежит к двойным системам.Измерив период обращения и расстояние между звездами, иногда можно определить массы компонентов системы. Этот метод практически не требует дополнительных модельных предположений, и поэтому является одним из главных методов определения масс в астрофизике. По этой причине двойные системы, компонентами которых являются чёрные дыры или нейтронные звезды представляют большой интерес для астрофизики.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

volna.org

Звезда Антарес ее фотографии, параметры и свойства

Антарес — ярчайшая звезда в созвездии Скорпиона

В темную ночь на небе так много звезд, что, кажется, их невозможно сосчитать. При этом реально видимых невооруженным глазом в ясную ночь насчитывается всего около 6000. В свою очередь в этом количестве присутствует около двух десятков самых ярких, в число которых входит и звезда Антарес — 16-ая по своей яркости звезда небосвода. Подобные небесные тела относят к звездам первой величины.

Истоки происхождения названия

Область вокруг Антареса

Антарес входит в состав созвездия Скорпиона и является в нем самой яркой звездой, а в галактике Млечный Путь считается красным мега гигантом. Свое название он получил в честь планеты Марс, благодаря своему ярко красному цвету. Марс также виден красным цветом на небе. В свою очередь название Антарес означает – Анти-Арес, то есть не Марс. Яркий, красный цвет «не Марса» вызывал чрезвычайный интерес у многих народов во все времена. Арабы назвали эту звезду Калб-аль-Акраб, что в переводе означает Сердце Скорпиона. В Персии она являлась четвертой королевской звездой, а в Древнем Китае ее считали одной из трех самых влиятельных.

Характеристики

Туманность рядом с Антаресом и Ро Змееносца

Антарес располагается в 600 световых годах от нашей Земли. Если его сравнить с Солнцем, то красный мега гигант ярче в 65000 раз и больше по размерам в 800 раз, а диаметр его окружности превышает Солнце в 400 раз. И благодаря этой яркости с древних времен, он считается путеводной звездой. По своей массе же он проигрывает, она составляет всего около 17 масс Солнца. Соотношение такого большого размера и такой относительно маленькой массы, говорит о низкой плотности образующего его вещества. Анти-Арес видно лучше всего, когда он находится в противостоянии с Солнцем, наблюдается это приблизительно в конце мая.

Антарес В – звезда-компаньон

Иллюстрация Антареса B

Горячая голубая звезда-компаньон была обнаружена и открыта венским астроном Иоганном Тобиасом Бюргом в 1819 году 13 апреля. Компаньон расположен относительно своего собрата на расстоянии 2,9 угловых секунд. Из-за сильной яркости Антареса, спутник увидеть очень трудно, хоть он и находится в 5-ой звездной величине и ярче Солнца в 170 раз. Однако его можно увидеть посредством телескопа в тот момент, когда основная часть Антареса полностью покрыта Луной, для этого наблюдения есть всего несколько секунд. Именно в эти секунды Иоганн Тобиас и смог рассмотреть голубую звезду-компаньона. Спутник Антарес В обращается вокруг Антареса с периодичностью в 878 лет. Приблизительно 30 ноября основная звезда и ее компаньон теряются в солнечном свете и становятся абсолютно невидимыми.

Сравните размеры Антареса с планетами нашей Солнечной системы и другими звездами.

comments powered by HyperComments

Список самых ярких звёзд

№НазваниеРасстояние, св. летВидимая величинаАбсолютная величинаСпектральный классНебесное полушарие

0	Солнце	0,0000158	−26,72	4,8	G2V
1	Сириус (α Большого Пса)	8,6	−1,46	1,4	A1Vm	Южное
2	Канопус (α Киля)	310	−0,72	−5,53	A9II	Южное
3	Толиман (α Центавра)	4,3	−0,27	4,06	G2V+K1V	Южное
4	Арктур (α Волопаса)	34	−0,04	−0,3	K1.5IIIp	Северное
5	Вега (α Лиры)	25	0,03 (перем)	0,6	A0Va	Северное
6	Капелла (α Возничего)	41	0,08	−0,5	G6III + G2III	Северное
7	Ригель (β Ориона)	~870	0,12 (перем)	−7	B8Iae	Южное
8	Процион (α Малого Пса)	11,4	0,38	2,6	F5IV-V	Северное
9	Ахернар (α Эридана)	69	0,46	−1,3	B3Vnp	Южное
10	Бетельгейзе (α Ориона)	~530	0,50 (перем)	−5,14	M2Iab	Северное
11	Хадар (β Центавра)	~400	0,61 (перем)	−4,4	B1III	Южное
12	Альтаир (α Орла)	16	0,77	2,3	A7Vn	Северное
13	Акрукс (α Южного Креста)	~330	0,79	−4,6	B0.5Iv + B1Vn	Южное
14	Альдебаран (α Тельца)	60	0,85 (перем)	−0,3	K5III	Северное
15	Антарес (α Скорпиона)	~610	0,96 (перем)	−5,2	M1.5Iab	Южное
16	Спика (α Девы)	250	0,98 (перем)	−3,2	B1V	Южное
17	Поллукс (β Близнецов)	40	1,14	0,7	K0IIIb	Северное
18	Фомальгаут (α Южной Рыбы)	22	1,16	2,0	A3Va	Южное
19	Мимоза (β Южного Креста)	~290	1,25 (перем)	−4,7	B0.5III	Южное
20	Денеб (α Лебедя)	~1550	1,25	−7,2	A2Ia	Северное
21	Регул (α Льва)	69	1,35	−0,3	B7Vn	Северное
22	Адара (ε Большого Пса)	~400	1,50	−4,8	B2II	Южное
23	Кастор (α Близнецов)	49	1,57	0,5	A1V + A2V	Северное
24	Гакрукс (γ Южного Креста)	120	1,63 (перем)	−1,2	M3.5III	Южное
25	Шаула (λ Скорпиона)	330	1,63 (перем)	−3,5	B1.5IV	Южное

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 8145

spacegid.com