Презентация по физике "Происхождение и эволюция звёзд и галактик" (11 класс)

• 1 слайд

  Происхождение и эволюция галактик и звезд
  Область звездообразования – туманность Ориона (М42), 15.10.2006г
  Альнитак
  Альнилам
  

• 2 слайд

  Модель звездообразования
  Радиус видимой части Вселенной – Метагалактики не может превышать расстояние, которое излучение проходит за время, равное возрасту Вселенной – 13,7±2 млрд. лет по современным представлениям. Следовательно галактики, родившиеся почти через 0,5 млрд. лет от Большого Взрыва, имеют возраст свыше 13 млрд. лет.
  Самые старые звезды с возрастом свыше 10 млрд. лет входят в состав шаровых звездных скоплений (население 2-го типа с низким содержанием элементов тяжелее Не). Скорее всего они образовались одновременно с галактиками.
  Шаровое звездное скопление М80 в созвездии Скорпиона в 8280 пк.
  

• 3 слайд

  Возраст Вселенной и галактик
  а) Возраст нашей Галактики составляет 13,7 млрд.лет (точность 1%).
  б) Вселенная состоит из
  - 4% атомов видимого вещества;
  - 23% занимает темное вещество;
  - остальные 73% загадочная "антигравитация" (темная энергия), побуждающая Вселенную расширяться.
  Галактики начали образовываться через 100 млн.лет после Большого Взрыва и в последующие 3-5 млрд.лет сформировались и сгруппировались в скопления. Следовательно возраст самых старых эллиптических галактик около 14 млрд.лет.
  Первые звезды появляются через 1млн.лет после Большого Взрыва, следовательно должны иметься звезды с возрастом около 14 млрд.лет.
  30 июня 2001 года с "Мыс Канаверал" стартовал астрономический аппарата НАСА "MAP" ("Microwave Anisotropy Probe") массой 840 кг и стоимостью 145 млн. $ и 1 октября 2001 года он достиг точки либрации L2 (гравитационного баланса между Солнцем, Землей и Луной), удаленной на 1,5 миллиона километров от Земли. Назначение КА - составить объемную картину взрыва и заглянуть в то время, когда еще не возникли звезды и галактики.
  WMAP: 1-балансировачные грузы системы точной стабилизации, 2-датчик системы навигации, 3-блок приемной электроники, 4-волновод, 5-всенаправленная антенна, 6-зеркало 1,4*1,6 м, 7-второй рефлектор, 8-охлаждение, 9-крепежная платформа, 10-электроника, 11-экран от солнечного света.
  С помощью космического аппарата НАСА WMAP собирающего сведения о фоновом микроволновом излучении, к 2006 году установлено:
  

• 4 слайд

  Возникновение галактик
  

• 5 слайд

  Эволюция вещества в галактике
  

• 6 слайд

• 7 слайд

  Образование звезд
  Звезды образуются всегда группами (скоплениями) в результате гравитационной неустойчивости в холодных (Т=10К) и плотных молекулярных облаках массой не менее 2000 М. ГМО с массой более 105М (известно более 6000) содержат до 90% всего молекулярного газа Галактики.
  Скопление холодного газа и пыли – глобула В68 (каталог Барнарда), фрагмент ГМО. Масса глобулы может достигать до 100 М
  Сжатию способствуют ударные волны при расширении остатков вспышек сверхновых , спиральные волны плотности и звездный ветер от горячих ОВ-звезд. Температура вещества при переходе от молекулярных облаков через фрагментацию облака (появление глоб) к звездам возрастает в миллионы раз, а плотность – в 1020 раз. Стадия развития звезды, характеризующаяся сжатием и не имеющая еще термоядерных источников энергии, называется протозвездой (греч. протос «первый»).
  

• 8 слайд

  Эволюция звезд солнечного типа
  У образующейся протозвезды ядро втягивает все, или почти все вещество, сжимается и когда температура внутри  превысит 10 млн.К, начинается процесс выгорания водорода (термоядерная реакция). Для звезд с M от самого начала прошло 60 млн.лет. На главной последовательности – самый продолжительный этап в жизни, звезды солнечного типа находится 9-10 млрд.лет.
  В прилегающем к ядру слое, как правило, остается водород, возобновляются протон-протонные реакции, давление в оболочке существенно повышается, и внешние слои звезды резко увеличиваются в размерах - звезда смещаться вправо – в область красных гигантов, увеличиваясь примерно в размере в 50 раз.
  В конце жизни, после стадии красного гиганта, звезда сжимается превращаясь в белый карлик, сбрасывает оболочку (до 30% массы) в виде планетарной туманности. Белый карлик продолжает слабо светиться еще очень долго, пока его тепло не израсходуется полностью, и он превратится в мертвого черного карлика.
  После того как звезда израсходует содержащийся в центральной части водород, гелиевое ядро начнет сжиматься, его температура повысится настолько, что начнутся реакции с большим энерговыделением (при температуре 2•107 К начинается горение гелия - составляет по времени десятую часть горения Н).
  

• 9 слайд

  Эволюция массивных звезд
  Сейчас известны два основных фактора, приводящие к потере устойчивости и коллапсу:
  = при температурах 5–10 млрд. К начинается фотодиссоциация ядер железа – «развал» ядер железа на 13 альфа-частиц с поглощением фотонов:     56 Fe + ? > 13 4He + 4n,
  = при более высоких температурах – диссоциация гелия 4He > 2n + 2p и нейтронизация вещества (захват электронов протонами с образованием нейтронов).
     Сброс оболочки звезды объясняют взаимодействием нейтрино с веществом. Распад ядер требует значительных затрат энергии, вещество теряет упругость, ядро сжимается, температура возрастает, но не так быстро, чтобы приостановить сжатие. Большая часть выделяемой при сжатии энергии уносится нейтрино. В результате нейтронизации вещества и диссоциации ядер происходит как бы взрыв звезды внутрь – имплозия. Вещество центральной области звезды падает к центру со скоростью свободного падения, втягивая последовательно все более удаленные от центра слои звезды.
     Начавшийся коллапс может остановиться упругостью вещества, достигшего ядерной плотности и состоящего в основном из вырожденных нейтронов (нейтронная жидкость). При этом образуется нейтронная звезда. Оболочка звезды приобретает огромный импульс и сбрасывается в межзвездное пространство со скоростью до 10 000 км/с.
      При коллапсе ядер самых массивных звезд с массой более 30 масс Солнца имплозия ядра, по-видимому, приводит к образованию черной дыры.
  В звездах с массой больше 10M термоядерные реакции проходят в невырожденных условиях вплоть до образования самых устойчивых элементов железного пика (рис). Масса эволюционирующего ядра слабо зависит от полной массы звезды и составляет 2–2,5 M.
  

• 10 слайд

  Схематическая структура звезд различного типа
  

• 11 слайд

  Последняя стадия эволюции звезд
  Крабовидная туманность - газовый остаток сверхновой с коллапсом ядра, взрыв которой наблюдался в 1054г. В центре - нейтронная звезда, выбрасывающая частицы, заставляющие газ светиться (голубой). Внешние волокна в основном состоят из водорода и гелия разрушенной массивной звезды.
  NGC 6543, Туманность Кошачий Глаз — внутренняя область, изображение в псевдоцвете (красный — Hα; синий — нейтральный кислород, 630 нм; зелёный — ионизированный азот, 658.4 нм). Планетарные туманности образуются при сбросе внешних слоёв (оболочек) красных гигантов и сверхгигантов с массой 2.5—8 солнечных на завершающей стадии их эволюции.
  Рисунок: аккреционный диск горячей плазмы, вращающийся вокруг чёрной дыры
  

Краткое описание документа:

Радиус видимой части Вселенной – Метагалактики не может превышать расстояние, которое излучение проходит за время, равное возрасту Вселенной – 13,7±2 млрд. лет по современным представлениям. Следовательно галактики, родившиеся почти через 0,5 млрд. лет от Большого Взрыва, имеют возраст свыше 13 млрд. лет.

Самые старые звезды с возрастом свыше 10 млрд. лет входят в состав шаровых звездных скоплений (население 2-го типа с низким содержанием элементов тяжелее Не). Скорее всего они образовались одновременно с галактиками