§ 26. Нестационарные звёзды

1. Чем отличаются физические переменные звёзды от затменно-переменных звёзд?

Звёзды, меняющие свои физические характеристики в течение относительно короткого периода времени, называются нестационарными. В отличие от затменно-переменных звёзд физически переменные звёзды меняют свою светимость в ходе физических процессов, происходящих непосредственно в самих звёздах.

2. Какова причина пульсаций цефеид?

Пульсация происходит благодаря слою звезды, в котором частично ионизован гелий. Этот слой играет роль клапанного механизма, который задерживает часть излучения внутренних слоёв из-за непрозрачности наружных слоёв звезды. Нейтральный гелий непрозрачен к ультрафиолетовому излучению звезды, которое задерживается, нагревает и расширяет газ, вследствие чего ионизированный гелий делает слой снова прозрачным, увеличивая поток выходящего излучения. Это приводит к обратному процессу: охлаждению и сжатию. Гелий снова становится нейтральным, и весь процесс повторяется снова.

3. В чём состоит отличие новой звезды от сверхновой?

Вспышка новой не сопровождается внутренней перестройкой звезды и может повторяться неоднократно. Вспышка сверхновой свидетельствует о гибели звезды.

4. Определите среднюю плотность цефеиды, если её период пульсаций составляет 1,0 сут.

Период пульсация определяется по формуле:

$$P=\dfrac{0.12}{\sqrt{ρ}}.$$

Тогда найдём реднюю плотность:

$ρ = \left(\dfrac{0.12}{P}\right)^2=0.144$ средней плотности Солнца.

Ответ: $0.144.$

5. Как образовалась Крабовидная туманность?

В 1054 г. в созвездии Тельца была замечена звезда, которая казалась ярче Венеры. Вскоре обнаруженная звезда начала тускнеть, а затем и вовсе пропала из поля зрения. Сейчас в этом месте наблюдается туманность, которая напоминает плывущего краба, из-за чего и получила своё название — Крабовидная. Туманность расширяется — это может свидетельствовать о том, что Крабовидная туманность — остаток взрыва сверхновой 1054 г.

6. Каковы причины взрыва новых и сверхновых звёзд?

Новые звёзды вспыхивают из-за обмена вещества между компонентами тесных двойных пар, к которым принадлежат все бывшие новые звёзды. Звёзды могут вспыхивать повторно, такие звёзды называют повторными новыми.

Сверхновые звезды вспыхивают из-за схлопывания своего ядра в ходе проходящих в нём термоядерных реакций. Сначала водород превращается в гелий, затем гелий — в углерод и т.д. до образования ядер элементов группы железа (Fe, Ni, Co). Звезда начинает расслаиваться. При этом подобные химические процессы поглощают энергию светила, охлаждая и сжимая звезду. Это приводит к обрушению внутренних слоёв к центру звезды и термоядерному взрыву, который создаёт ударную волну. Все наружные слои с большой скоростью устремляются в разные стороны, что и создаёт вспышку.

 

7. Объясните механизм радиоизлучения пульсара.

Пульсары — это источники узконаправленного пульсирующего радиоизлучения, возникающего в результате взаимодействия плазмы с быстровращающейся сильно намагниченной нейтронной звездой.

8. Какой объект называют чёрной дырой? Какими свойствами обладает чёрная дыра?

«Чёрная дыра» — это область замкнутого пространства, в которой массивное тело создаёт такое гравитационное поле, что её ничто не может покинуть — ни частица, ни излучение.

Другим словами: гравитационное поле «чёрной дыры» настолько сильное, что даже свет не в состоянии его преодолеть.

9. Определите радиус Шварцшильда для Солнца.

Радиус Шварцшильда для Солнца определим по формуле:

$$r_g=\dfrac{2GM}{c^2},$$

где гравитационная постоянная $G = 6.67·10^{-11} \frac{м^3}{кг·с^2},$ масса Солнца $M= 1.9885·10^{30}\, кг,$ скорость света $c=300\,000\,000\, м/с.$

$r_g = \dfrac{2·6.67·10^{-11} ·1.9885·10^{30}}{300\,000\,000^2}=$ $2947\, м \approx 3\, км.$

Ответ: гравитационный радиус (радиус Шварцшильда) для Солнца равен 3 км.