Тема: "Двойные звезды".

Урок 26  Тема: Двойные звезды Ход урока:      1. Повторение материала  Экспресс­опрос (перед собой иметь диаграмму“спектр­светимость”, используется для показа мультимедийный проектор). Оценивается каждый ученик по  количеству правильных ответов (по ходу отмечается отдельным учеником в подготовленном списке­таблице). На каждый вопрос для ответа отводится не более 1 сек.  Продолжительность экспресс­опроса 10 минут.  Итак вопросы. 1. Существуют ли звезды спектрального класса А с абсолютной звездной величиной +4m.  2. Какие звезды самые горячие?  3. Может ли светимость звезды спектрального класса В превышать светимость Солнца в  4. В каких пределах заключены  массы звезд?  5. Существуют ли звезды, светимость которых в 100 раз меньше солнечной, а температура на  10000 раз?  поверхности 30000К?  6. В каких пределах заключены светимости звезд?  7. Оцените по диаграмме абсолютную звездную величину  Денеба (A2)  8. Какие звезды самые холодные?  9. Благодаря чему звезды светят?  10. Звезды каких спектральных классов наиболее массивны?  11. Какие звезды называются гигантами?  12. Звезды каких спектральных классов имеют наибольшую скорость вращения?  13. К какому спектральному классу звезд относится Солнце?  14. Какова абсолютная звездная величина  Бетельгейзе (M2)  15. Какова светимость Солнца в ваттах?  16. Какие звезды называются карликами?  17. Что называется светимостью звезды?  18. Абсолютная звездная величина Солнца равна  19. Почему светимости звезд обычно определяют в светимостях Солнца?  20. Какую температуру имеют желтые карлики? 1. Каковы размеры звезд?  2. Какую температуру имеют голубые гиганты?  3. Как связана температура с размерами звезды?  4. Какие звезды  имеют маленькую светимость?  5. Сравните Бетельгейзе и Солнце  6. Каков цвет Бетельгейзе?  7. К какому классу звезд относится звезда Вольф 457?  8. Годичный параллакс звезды равен 0,5'. Чему равно расстояние до звезды (в парсеках)?  9. Блеск звезды 6­й величины по сравнению с блеском звезды 1 величины  10. Абсолютная звездная величина равна видимой, если звезда расположена на расстоянии  11. Эффективная температура у звезд с одинаковыми радиусами различается в 2 раза.  12. Размеры звезд одинаковы; светимость первой 40L, второй 100L. Какая из звезд имеет  большую температуру?  13. Самую большую светимость имеют звезды?  14. Что является индикатором температуры наружных слоев звезды?  15. Какой цвет звезд класса  О?  1. Полная энергия излучаемая звездой в единицу времени?  2. Каково время жизни звезд, подобных Солнцу?  3. Какова связь массы и светимости?  4. Какие звезды имеют большую продолжительность жизни?  5. Как зависит возраст звезды от ее массы?  6. Какая звезда дольше живет на главной последовательности в 10Мили 20М?  7. Какова масса звезды с временем жизни в 100 млрд.лет?  8. Сравните средние плотности Бетельгейзе, Солнца и белого карлика Сириус В. Вывод?  9. Как возросла бы светимость Солнца, если бы его масса увеличилась в 2 раза?  10. Какова масса звезд со временем жизни на главной последовательности порядка 10 млрд.  лет?  11. Что нужно знать, чтобы определить расстояние до звезды?  12. Система нескольких двойных звезд?  13. Каков цвет Солнца?  14. От чего зависит светимость звезд?  15. Чем отличается красный карлик от  коричневого ?  II. Новый материал. Продолжительность жизни звезд в зависимости от их массы ζ 1. ДВОЙНЫЕ ЗВЕЗДЫ ­ две звезды, обращающиеся по эллиптическим орбитам вокруг общего центра масс под действием сил тяготения. Приблизительно  половина всех ”звезд" на самом деле ­ двойные или кратные (несколько, не менее 3­х звезд) системы , хотя многие из них расположены так близко, что компоненты по  отдельности наблюдать невозможно.      Существуют Оптически двойные ­ рядом проецируются на воображаемую сферу, но физически не связаны. Так в древности у легионеров А.Македонского проверяли  зрение по Дзета ( ) Большой Медведицы (Мицар –конь, предпоследняя в ручке ковша) оптически двойной звезды в 12' от нее 80  физически и связаны, но если период обращения более 1000 лет, то определить двойственность очень трудно.      Обнаружена первая двойная звезда, увиденная в телескоп, гамма Овна (  Овен) – физически двойная звезда, оба компонента бело­голубые звезды с Т 11000К,  находящиеся на угловом расстоянии 8". На всякий случай даже для Солнца придуман (но не обнаружен) гипотетический спутник­звезда Немезида.      Изучение двойных звезд  началось в середине 17в, когда Г. Галилей открыл несколько звезд и предложил метод определения относительного параллакса яркой главной  звезды  по отношению к более слабой и поэтому, вероятно, более далёкой. К середине 18в было обнаружено всего около 20 двойных звезд; тогда же начались и первые  измерения позиционного угла  и расстояния между компонентами. К 1803 году У. Гершель опубликовал списки нескольких сотен двойных звезд и отметил среди них 50,  у которых обнаружилось смещение компонентов. Планомерные наблюдения двойных звезд организовал русский астроном В. Я. Струве на обсерватории в Тарту, открыв  3134 звездные пары. Результаты его наблюдений опубликованы в трех каталогах.       В конце XIX века инициативу в исследованиях двойных звезд перехватили американские астрономы, использовавшие в своих наблюдениях новейшие рефракторы. Они  собрали и систематизировали в "Общем каталоге 13665 звезд" Ш.У. Бернхема (1906 год), охватывающем все известные к тому времени наблюдения двойных звезд в зоне  склонений от ­30° до Северного полюса.       На сегодняшний день одним из самых полных сборников является Вашингтонский каталог визуально­двойных звезд (WDS ­ Washington Double Star) 1996 года с  данными о 78100 двойных, наблюденных до 1995 года. В окрестностях Солнца (d<20 пк) находится более 3000 звезд, среди них около половины – двойные звезды всех  типов, включая тесные спектральные и широкие визуальные.  UMa  (Алькор ­ всадник,). Может они  γ ≈ 2. Типы двойных (физически двойных) звезд: 1.  Визуально­двойные звезды, двойственность которых может быть видна в телескоп. К середине 20в известно около 60 000 визуально­двойных звёзд.    Чем дальше звезды друг от друга, тем медленнее движутся. Пары, в которых угловое расстояние достаточно велико для того, чтобы звезды можно было разрешить при  наблюдении в телескоп, часто имеют период обращения 50 ­100 лет. Например: α  Большого Пса) ­ самая яркая звезда видимая у нас на небе.   СИРИУС (  Это тройная звезда в 8,56св. годах от нас. Системы из более чем двух  звезд называют кратными.    Сириус А ­главная звезда в расцвете сил, МА=2,14М, RА=1,7R ,  Т=10400К, L=23,55L, ρА=0,36г/см3.    Сириус В (Щенок) ­белый карлик, открыт в 1862г А.Кларк (США)  МВ=М, RВ=0,02R , L=0,002L,ρВ=180г/см3. Период обращения 49,9 лет с  удалением от Сириуса А от 8а.е до 32а.е. На фото справа маленькая  светлая точка.    Сириус С ­красно­коричневый карлик, открыт в 1995г МС=0,05М,  Т=2000К, период обращения 6,3 года с максимальным удалением от  Сириуса А до 8а.е.    2. Спектрально­ двойные ­ выявляемые по периодическим колебаниям или раздвоению спектральных линий. Их периоды обычно составляют от нескольких дней до  нескольких недель. Иногда компоненты двойных систем расположены так близко, что гравитация искажает сферическую форму звезд. Они могут обмениваться  веществом и могут быть окружены общей газовой оболочкой. Когда потоки вещества устремляются к компактной вращающейся звезде двойной системы, может  образоваться аккреционный диск. Освободившаяся энергия излучается в рентгеновском диапазоне.     Первую Мицар (  Б.Медведицы), находящуюся в 78,2 св.г от нас, открыл Э.Пикеринг (1889г, США) ­ Мицар А и Мицар В, а в 1964г выяснилось, что каждая звезда  спектрально­двойная. Сейчас известно в нашей Галактике свыше 4000 звёзд этого класса.  Определённые периоды спектрально­двойных звёзд заключены в пределах от  0.1084 сут. (гамма Малой Медведицы) до 59.8 лет (визуально двойная кси Большой Медведицы). Подавляющее большинство спектрально­двойных звёзд имеет периоды  порядка нескольких суток. ζ   3. Затменно­двойные ­ звезды, изменяющие свой блеск вследствие затмения одного компонента двойной звезды. Это происходит, если орбиты двойной системы  сориентированы в пространстве так, что при наблюдении с Земли одна звезда проходит перед другой. Такая система имеет переменную яркость, так как одна звезда  периодически заслоняет свет другой. Сейчас известно более 5000 таких звезд. Самая известная и первая открытая в 1669г итальянцем Г. Монтанари Алголь (  Персея,  арабское "эль гуль" ­ дьявол). Алголь А ­ бело­голубая, МА=5М, RА=3R. Алголь В ­ тускло­желтая, МВ=М, RВ=3,2R. Видимая яркость системы меняется от 2,1m до 3,4m c периодом 12,914 дня=12дн20час48мин53с.  ε    Рекорцменом среди таких звезд является  говорит об огромном размере главной звезды.  . При периоде обращения спутника вокруг главной звезды за 27 лет, его затмение длится два года, что   Возничего в 2700R β 4. Астрометрически двойные – выявляются по отклонению в движении (колебаниям) главной звезды, вызванное орбитальным движением более слабого спутника. Если  одна звезда намного слабее другой (невидимый спутник), ее присутствие можно обнаружить только по видимому движению более яркого компаньона. Этот способ, как и  исследование спектральных смещений, позволяет определить наличие планетных систем у звезд (открыты у более 180 звезд). Некоторые звёздные системы:   Сириус (три звезды); Центавра (три звезды);  α 4 Центавра (4 звезды);     Мицар (пять звёзд);   Кастор (шесть звёзд);    Лебедь X­1 (одна звезда и одна чёрная дыра);  ν  Скорпиона (семь звёзд);  3. Определение масс звезд в двойных системах.  Хотя двойных звезд много, но надежно определены их орбиты  примерно только для сотни.  Используя   третий (уточненный) закон Кеплера получим    Из рисунка А=а"r=a"/ "π  и учитывая, что Т=1 и а=1, а массой Земли можно пренебречь, получим М1+М2=А3:Т2. Или, учитывая соотношение из рисунка, получим   М1+М2=a3/π3Т2.Чтобы определить массу каждой звезды, надо определить расстояние до каждой звезды от центра масс (А=А1+А2) и тогда  получим второе уравнение М1:М2=А2:А1. Решая систему двух уравнений, можно определить массу каждой звезды.  Исследование масс двойных звезд показало, что они заключены в пределах от 0,3 до 60 масс Солнца. При этом большинство звезд имеют массы от 0,3 до 3 масс Солнца. III Закрепление материала 1. По рис. 85 ­ максимум блеска, минимум блеска ­ период колебаний блеска ­ какова амплитуда изменение блеска? ­ за какое время блеск изменится от минимума к максимуму? 2. Пример №12. Просмотреть, записать решение и найти массу каждой звезды, если их отношение 2:1. 3. Задача: Период обращения двойной звезды 100 лет. Большая полуось видимой орбиты 2", параллакс звезды 0,05". Звезды отстоят от центра масс на расстоянии,  относящихся как 1:4. Определит сумму масс и массу каждой звезды. Итог урока 1. Какие звезды называют двойными? 2. Назовите виды двойных звезд. 3. Как можно определить массу звезд в двойных системах? Дома: §26, вопросы стр. 145­ 146, стр.153 (п.2­7). Для любителей астрономии ­ реферат.