Muundo wa ndani wa jua na nyota kuu za mlolongo. Aina za nyota katika ulimwengu unaoonekana

Kitabu cha kazi cha unajimu cha darasa la 11 kwa somo la 25 (kitabu cha kazi) - Mageuzi ya nyota

1. Kulingana na data iliyotolewa katika meza ifuatayo, alama nafasi ya nyota zinazofanana kwenye mchoro wa Hertzsprung-Russell (Mchoro 25.1), na kisha ukamilishe meza na sifa zinazokosekana.

Kupanga nafasi za nyota kwenye mchoro kunaonyeshwa kwa kutumia mfano wa Jua. Tunapanga nyota kwenye makutano ya mwangaza na kuratibu za joto.

2. Kutumia mchoro wa Hertzsprung-Russell (Mchoro 25.1), tambua rangi, joto, aina ya spectral na ukubwa kamili wa nyota ambazo ziko kwenye mlolongo kuu na zina mwanga (katika mwanga wa jua) sawa na 0.01; 100; 10 LLC. Ingiza data iliyopatikana kwenye meza.

3. Onyesha mlolongo wa hatua za mageuzi ya Jua:

a) baridi ya kibete nyeupe;
b) ukandamizaji wa wingi wa gesi na vumbi;
c) compression katika protostar;
d) ukandamizaji wa mvuto wa giant nyekundu;
e) hatua ya stationary (chanzo cha mionzi - mmenyuko wa thermonuclear);
e) jitu jekundu lenye msingi wa heliamu unaopanuka.

b - c - d - d - f - a

4. Wakati wa kusoma wingi wa nyota na nuru zao, ilianzishwa kuwa kwa nyota zinazomiliki mlolongo mkuu, katika muda, mwangaza (L) wa nyota unalingana na nguvu ya nne ya wingi wake: L~M 4. . Fanya mahesabu muhimu na uonyeshe kwenye mchoro wa Hertzsprung-Russell (Mchoro 25.1) eneo la nyota zilizo na wingi: 0.5, 5 na 10.

5. Mahesabu yanaonyesha kwamba wakati t (katika miaka) nyota inakaa kwenye mlolongo kuu wa mchoro wa Hertzsprungs-Russell inaweza kukadiriwa kwa kutumia fomula t, ambapo M ni wingi wa nyota katika molekuli za jua. Tambua wakati nyota inabaki kwenye mlolongo kuu (maisha).

Nyota ni mipira mikubwa ya plasma nyepesi. Kuna idadi kubwa yao ndani ya galaksi yetu. Nyota zilichukua jukumu muhimu katika maendeleo ya sayansi. Pia zilijulikana katika hadithi za watu wengi na zilitumika kama zana za urambazaji. Wakati darubini zilipogunduliwa, na sheria za mwendo wa miili ya mbinguni na mvuto ziligunduliwa, wanasayansi waligundua: nyota zote ni sawa na Jua.

Ufafanuzi

Nyota kuu za mfuatano ni pamoja na zile zote ambazo hidrojeni hubadilishwa kuwa heliamu. Kwa kuwa mchakato huu ni tabia ya nyota nyingi, taa nyingi zinazozingatiwa na wanadamu huanguka katika jamii hii. Kwa mfano, Jua pia ni wa kundi hili. Alpha Orionis, au, kwa mfano, satelaiti ya Sirius sio ya nyota za mlolongo kuu.

Vikundi vya nyota

Kwa mara ya kwanza, swali la kulinganisha nyota na madarasa yao ya spectral lilichukuliwa na wanasayansi E. Hertzsprung na G. Russell. Waliunda mchoro ulioonyesha wigo na mwangaza wa nyota. Mchoro huu ulipewa jina baada yao. Wengi wa mianga iko juu yake huitwa mlolongo kuu wa miili ya mbinguni. Aina hii inajumuisha nyota kutoka kwa supergiants bluu hadi nyeupe dwarfs. Mwangaza wa Jua kwenye mchoro huu unachukuliwa kama umoja. Mlolongo huo ni pamoja na nyota za raia tofauti. Wanasayansi wamegundua aina zifuatazo za miale:

Supergiants - darasa la mwangaza I.
Giants - II darasa.
Nyota kuu za mlolongo - darasa la V.
Subdwarfs - VI darasa.
Vibete nyeupe - darasa la VII.

Michakato ndani ya nyota

Kutoka kwa mtazamo wa kimuundo, Jua linaweza kugawanywa katika kanda nne za kawaida, ndani ambayo michakato mbalimbali ya kimwili hutokea. Nishati ya mionzi ya nyota, pamoja na nishati ya ndani ya mafuta, hutokea ndani ya nyota, hupitishwa kwa tabaka za nje. Muundo wa nyota kuu za mlolongo ni sawa na muundo wa mfumo wa jua. Sehemu ya kati ya mwangaza wowote wa kitengo hiki kwenye mchoro wa Hertzsprung-Russell ni kiini. Athari za nyuklia hutokea mara kwa mara huko, wakati ambapo heliamu inabadilishwa kuwa hidrojeni. Ili viini vya hidrojeni vigongane, nishati yao lazima iwe juu kuliko nishati ya kukataa. Kwa hiyo, majibu hayo hutokea tu kwa joto la juu sana. Joto ndani ya Jua hufikia nyuzi joto milioni 15. Inaposonga mbali na msingi wa nyota, inapungua. Katika mpaka wa nje wa msingi, joto tayari ni nusu ya thamani katika sehemu ya kati. Uzito wa plasma pia hupungua.

Athari za nyuklia

Lakini sio tu katika muundo wao wa ndani ni nyota kuu za mlolongo sawa na Jua. Mwangaza wa kitengo hiki pia hutofautishwa na ukweli kwamba athari za nyuklia ndani yao hufanyika kupitia mchakato wa hatua tatu. Vinginevyo inaitwa mzunguko wa proton-proton. Katika awamu ya kwanza, protoni mbili zinagongana. Kama matokeo ya mgongano huu, chembe mpya zinaonekana: deuterium, positron na neutrino. Kisha, protoni inagongana na chembe ya neutrino, na kiini cha isotopu ya heliamu-3 inaonekana, pamoja na kiasi cha gamma-ray. Katika hatua ya tatu ya mchakato, viini viwili vya heliamu-3 vinaunganishwa na kila mmoja, na hidrojeni ya kawaida huundwa.

Wakati wa migongano hii, athari za nyuklia huendelea kutoa chembe za msingi za neutrino. Wanashinda tabaka za chini za nyota na kuruka kwenye nafasi ya kati ya sayari. Neutrinos pia hugunduliwa duniani. Kiasi ambacho kinarekodiwa na wanasayansi kwa kutumia ala ni kidogo sana kuliko vile wanasayansi wanavyodhani inapaswa kuwa. Tatizo hili ni moja ya siri kubwa katika fizikia ya jua.

Eneo la kung'aa

Safu inayofuata katika muundo wa Jua na nyota kuu za mlolongo ni eneo la mionzi. Mipaka yake inatoka kwenye msingi hadi safu nyembamba iko kwenye mpaka wa eneo la convective - tachocline. Eneo la radiant hupata jina lake kutokana na jinsi nishati inavyohamishwa kutoka msingi hadi tabaka za nje za nyota - mionzi. Picha, ambazo huzalishwa mara kwa mara katika msingi, huhamia katika eneo hili, zikigongana na nuclei ya plasma. Inajulikana kuwa kasi ya chembe hizi ni sawa na kasi ya mwanga. Lakini licha ya hili, fotoni huchukua takriban miaka milioni moja kufikia mpaka wa maeneo ya kuvutia na yenye kung'aa. Ucheleweshaji huu hutokea kwa sababu ya mgongano wa mara kwa mara wa fotoni na viini vya plasma na kutolewa tena kwao.

Tachocline

Jua na nyota kuu za mlolongo pia zina kanda nyembamba, ambayo inaonekana ina jukumu muhimu katika malezi ya uwanja wa sumaku wa taa. Inaitwa tachocline. Wanasayansi wanapendekeza kwamba hapa ndipo michakato ya dynamo ya sumaku hufanyika. Iko katika ukweli kwamba plasma inapita kunyoosha mistari ya shamba la sumaku na kuongeza nguvu ya jumla ya shamba. Pia kuna mapendekezo kwamba katika eneo la tachocline kuna mabadiliko makali katika utungaji wa kemikali ya plasma.

Eneo la Convective

Eneo hili ni safu ya nje. Mpaka wake wa chini iko kwa kina cha kilomita 200,000, na mpaka wake wa juu unafikia uso wa nyota. Mwanzoni mwa ukanda wa convective, hali ya joto bado ni ya juu kabisa, kufikia digrii milioni 2. Hata hivyo, kiashiria hiki hakitoshi tena kwa mchakato wa ionization ya atomi za kaboni, nitrojeni na oksijeni kutokea. Eneo hili lilipata jina lake kwa sababu ya njia ambayo suala huhamishwa mara kwa mara kutoka kwa kina hadi tabaka za nje - convection, au kuchanganya.

Katika uwasilishaji kuhusu nyota kuu za mlolongo, unaweza kusema ukweli kwamba Jua ni nyota ya kawaida katika galaksi yetu. Kwa hiyo, idadi ya maswali - kwa mfano, kuhusu vyanzo vya nishati yake, muundo, na malezi ya wigo - ni ya kawaida kwa Sun na nyota nyingine. Nyota yetu ni ya kipekee kwa suala la eneo lake - ni nyota iliyo karibu zaidi na sayari yetu. Kwa hiyo, uso wake unakabiliwa na utafiti wa kina.

Photosphere

Ganda linaloonekana la Jua linaitwa photosphere. Ni yeye ambaye hutoa karibu nishati yote inayokuja Duniani. Nafasi ya picha ina chembechembe, ambazo ni mawingu marefu ya gesi moto. Hapa unaweza pia kuona matangazo madogo yanayoitwa mienge. Joto lao ni takriban 200 o C juu kuliko wingi wa jirani, hivyo hutofautiana katika mwangaza. Mienge inaweza kudumu hadi wiki kadhaa. Utulivu huu unatokana na ukweli kwamba uwanja wa sumaku wa nyota hauruhusu mtiririko wa wima wa gesi ionized kupotoka katika mwelekeo wa usawa.

Madoa

Pia, maeneo ya giza wakati mwingine huonekana kwenye uso wa photosphere-viini vya doa. Mara nyingi, matangazo yanaweza kukua hadi kipenyo kinachozidi kipenyo cha Dunia. Kama sheria, huonekana kwa vikundi na kisha kukua. Hatua kwa hatua hugawanywa katika sehemu ndogo hadi kutoweka kabisa. Matangazo yanaonekana pande zote mbili za ikweta ya jua. Kila baada ya miaka 11, idadi yao, pamoja na eneo lililochukuliwa na matangazo, hufikia kiwango cha juu. Kutokana na msogeo wa madoa ya jua, Galileo aliweza kutambua mzunguko wa Jua. Mzunguko huu baadaye uliboreshwa kwa kutumia uchanganuzi wa taswira.

Hadi sasa, wanasayansi wanashangaa kwa nini kipindi cha kuongezeka kwa jua ni miaka 11. Licha ya mapungufu katika ujuzi, habari kuhusu maeneo ya jua na upimaji wa vipengele vingine vya shughuli za nyota huwapa wanasayansi uwezo wa kufanya utabiri muhimu. Kwa kusoma data hii, mtu anaweza kufanya utabiri juu ya tukio la dhoruba za sumaku na usumbufu katika mawasiliano ya redio.

Tofauti kutoka kwa kategoria zingine

Kiasi cha nishati iliyotolewa na nyota katika kitengo kimoja cha wakati inaitwa. Thamani hii inaweza kuhesabiwa kutoka kwa kiasi cha nishati inayofikia uso wa sayari yetu, mradi tu umbali wa nyota hadi Dunia unajulikana. Nyota kuu za mfuatano zinang'aa zaidi kuliko nyota baridi, zenye uzito wa chini na zisizo na mwanga kuliko nyota moto, ambazo ni kati ya 60 na 100 za sola.

Nyota baridi ziko kwenye kona ya chini ya kulia ikilinganishwa na vimulimuli vingi, na nyota moto ziko kwenye kona ya juu kushoto. Kwa kuongezea, kwa nyota nyingi, tofauti na kubwa nyekundu na vibete nyeupe, misa inategemea faharisi ya mwangaza. Kila nyota hutumia zaidi ya maisha yake kwenye mlolongo kuu. Wanasayansi wanaamini kuwa nyota kubwa zaidi zina maisha mafupi zaidi kuliko zile zenye uzito mdogo. Kwa mtazamo wa kwanza, inapaswa kuwa kinyume chake, kwa sababu wana hidrojeni zaidi ya kuchoma, na wanapaswa kutumia muda mrefu. Walakini, nyota kubwa hutumia mafuta yao haraka sana.

Katika shida ya Usawa wa Stellar, ilijadiliwa kuwa kwenye mchoro wa Hertzsprung-Russell (unaohusiana na rangi na mwangaza wa nyota), nyota nyingi huanguka kwenye "bendi", ambayo kawaida huitwa mlolongo kuu. Nyota hutumia muda mwingi wa maisha yao huko. Kipengele cha tabia ya nyota kuu za mlolongo ni kwamba kutolewa kwao kuu kwa nishati ni kutokana na "kuchoma" kwa hidrojeni katika msingi, tofauti na nyota za T Tauri au, kwa mfano, makubwa, ambayo yatajadiliwa katika afterword.

Imejadiliwa pia kuwa rangi tofauti ("joto la uso") na mwangaza (nishati inayotolewa kwa kila kitengo cha wakati) zinalingana na misa tofauti ya nyota kuu za mlolongo. Msururu wa umati huanza kutoka sehemu ya kumi ya wingi wa Jua (kwa nyota ndogo) na huenea hadi mamia ya misa ya jua (kwa majitu). Lakini ukuu huja kwa gharama ya maisha mafupi sana kwenye mlolongo kuu: majitu hutumia mamilioni ya miaka tu juu yake (au hata chini), wakati vibete vinaweza kuishi kwenye mlolongo kuu hadi miaka trilioni kumi.

Katika tatizo hili, "tutatoka kwa kanuni za kwanza", kwa kutumia matokeo ya matatizo ya awali (Msawazo wa Stellar na Photon wander), tutaelewa kwa nini mlolongo kuu ni mstari wa moja kwa moja kwenye mchoro, na jinsi mwanga na wingi wa nyota zilivyo. kuhusiana juu yake.

Hebu u ni nishati ya fotoni kwa ujazo wa kitengo (wiani wa nishati). Kwa ufafanuzi, mwangaza L ni nishati inayotolewa kutoka kwenye uso wa nyota kwa kila kitengo cha wakati. Kwa mpangilio wa ukubwa $L\sim \frac(V u)(\tau) $, ambapo V- kiasi cha nyota, τ - wakati fulani wa tabia ya uhamisho wa nishati hii nje (wakati huo huo wakati photon huacha matumbo ya nyota). Kama kiasi, tena kwa utaratibu wa ukubwa, tunaweza kuchukua R 3 wapi R- radius ya nyota. Wakati wa kuhamisha nishati unaweza kukadiriwa kama R 2 /lc, Wapi l ni njia isiyolipishwa ya wastani, inayoweza kukadiriwa kuwa 1/ρκ (ρ ni msongamano wa maada ya nyota, κ ni mgawo wa kutoweka wazi).

Kwa usawa, msongamano wa nishati ya fotoni unaonyeshwa na sheria ya Stefan-Boltzmann: u = katika 4 wapi a- mara kwa mara fulani, lakini T- joto la tabia.

Hivyo, omitting constants wote, tunaona kwamba mwangaza L inalingana na thamani $\frac(T^4 R)(\rho\kappa).$

Pia tuna shinikizo hilo P lazima kusawazishwa na mvuto: $P\sim \frac(M\rho)(r).$

Ukandamizaji wa nyota wakati wa malezi yao huacha wakati mwako mkali wa hidrojeni huanza katikati, ambayo hutoa shinikizo la kutosha. Hii hutokea kwa joto fulani T, ambayo haitegemei chochote. Kwa hiyo, kwa kiasi kikubwa, hali ya joto ya tabia (kwa kweli, hii ni joto katikati ya nyota, haipaswi kuchanganyikiwa na joto la uso!) Ni sawa kwa nyota kuu za mlolongo.

Kazi

1) Kwa nyota za misa ya wastani (0.5< M/M ☉ < 10) давление обусловлено давлением газа P = ν RT ~ ρ T, na opacity (kwa fotoni) husababishwa na Thomson kutawanya kwenye elektroni za bure, kwa sababu ambayo mgawo wa opacity ni thabiti: κ = const. Tafuta utegemezi wa mwangaza wa nyota hizo kwa wingi wao. Kiwango mwangaza wa nyota ambayo ni kubwa mara 10 kuliko Jua (kuhusiana na mwangaza wa Jua).

2) Katika nyota za chini, shinikizo bado imedhamiriwa na shinikizo la gesi, na mgawo wa opacity imedhamiriwa hasa na kutawanyika nyingine na hutolewa na makadirio ya Kramers: κ ~ ρ/ T 7/2 . Amua tatizo sawa kwa nyota za chini, kukadiria mwangaza wa nyota ambayo ni nyepesi mara 10 kuliko Jua.

3) Kwa nyota kubwa zilizo na wingi zaidi ya makumi kadhaa ya misa ya jua, mgawo wa kutoweka hubainishwa tu na mtawanyiko wa Thomson (κ = const), wakati shinikizo linatokana na shinikizo la fotoni, sio gesi ( P ~ T 4). Tafuta utegemezi wa mwangaza kwa wingi kwa nyota hizo, na kiwango mwangaza wa nyota ambayo ni kubwa mara 100 kuliko Jua (kuwa mwangalifu, huwezi kulinganisha na Jua hapa, unahitaji kuchukua hatua ya kati).

Kidokezo cha 1

Baada ya kukubali hilo M ~ ρ R 3, tumia misemo ya takriban ya mwangaza na shinikizo, na pia usemi wa mgawo wa msongamano na uwazi, ili kuondoa ρ. Tabia ya joto T ni sawa kila mahali, kama ilivyoonyeshwa hapo juu, kwa hivyo inaweza pia kuachwa kila mahali.

Kidokezo cha 2

Katika hatua ya mwisho, kuna utegemezi mmoja kwa nyota za raia wa jua, na mwingine kwa nzito, kwa hivyo haiwezekani kulinganisha mara moja na Jua. Badala yake, kwanza hesabu mwangaza wa misa ya kati (sema, misa 10 ya jua) ukitumia fomula ya nyota za wingi wa kati, kisha utumie fomula ya nyota kubwa kupata mwangaza wa nyota mara 100 ya wingi wa Jua.

Suluhisho

Kwa nyota ambazo shinikizo dhidi ya mvuto hutolewa na shinikizo la gesi bora P ~ ρ T, unaweza kuandika P ~ Mρ/ R~ ρ (kuchukua T kwa mara kwa mara). Kwa hivyo, kwa nyota kama hizi tunapata hiyo M ~ R, ambayo tutatumia hapa chini.

Kumbuka kwamba usemi huu unasema kwamba nyota ambayo ni kubwa mara 10 zaidi ya Jua ina karibu mara 10 ya radius.

1) Kuchukua κ na T kwa viunga, na pia kwa kuweka ρ ~ M/R 3 na kwa kutumia uhusiano uliopatikana hapo juu, tunapata nyota za misa ya kati L ~ M 3. Hii ina maana kwamba nyota kubwa mara 10 zaidi ya Jua itatoa nishati mara 1000 zaidi kwa kila kitengo cha wakati (yenye radius mara 10 pekee kuliko Jua).

2) Kwa upande mwingine, kwa nyota za chini, kuchukua κ ~ ρ/ T 7/2 (T- bado ni mara kwa mara), tunayo L ~ M 5 . Hiyo ni, nyota ambayo ni kubwa mara 10 kuliko Jua ina mwangaza mara 100,000 chini ya Jua (tena, yenye radius mara 10 tu chini).

3) Kwa nyota kubwa zaidi uwiano M ~ R haifanyi kazi tena. Kwa kuwa shinikizo hutolewa na shinikizo la fotoni, P ~ Mρ/ r ~ T 4 ~ const. Hivyo, M ~ R 2, na L ~ M. Haiwezekani kulinganisha mara moja na Jua, kwani kwa nyota za raia wa jua utegemezi tofauti unatumika. Lakini tayari tumegundua kuwa nyota kubwa mara 10 kuliko Jua ina mwangaza mara 1000 zaidi. Unaweza kuilinganisha na nyota kama hiyo; hii inamaanisha kuwa nyota ni kubwa mara 100 kuliko Jua na hutoa nishati mara 10,000 zaidi kwa kila kitengo cha wakati. Yote hii huamua sura ya curve ya mlolongo kuu kwenye mchoro wa Hertzsprung-Russell (Mchoro 1).

Baadaye

Kama zoezi, hebu pia tukadirie mteremko wa curve kuu ya mlolongo kwenye mchoro wa Hertzsprung-Russell. Kwa unyenyekevu, fikiria kesi L ~ M 4 - chaguo la kati kati ya hizo mbili zinazozingatiwa katika suluhisho.

Kwa ufafanuzi, joto la ufanisi ("joto" la uso) ni

\[ \sigma T_(\mathrm eff)^4=\frac(L)(4\pi R^2), \]

ambapo σ ni mara kwa mara. Kwa kuzingatia hilo M ~ R(kama tulivyopata hapo juu), tunazo nyota kuu za mlolongo (kwa wastani) $L\sim T_(\rm eff)^8$. Hiyo ni, halijoto ya uso wa nyota ambayo ni kubwa mara 10 zaidi ya Jua (na inang'aa mara 1000 zaidi) itakuwa 15,000 K, na kwa nyota yenye uzito chini ya mara 10 kuliko Jua (inayoangaza mara 100,000 chini ya mkazo. ) - takriban 1500 K .

Fanya muhtasari. Katika mambo ya ndani ya nyota kuu za mlolongo, "inapokanzwa" hutokea kwa mwako wa thermonuclear wa hidrojeni. Mwako kama huo ni chanzo cha nishati ambayo hudumu kwa matrilioni ya miaka kwa nyota nyepesi zaidi, mabilioni ya miaka kwa nyota za sayari-jua, na mamilioni ya miaka kwa nyota nzito zaidi.

Nishati hii inabadilishwa kuwa nishati ya kinetic ya gesi na nishati ya photons, ambayo, kuingiliana na kila mmoja, kuhamisha nishati hii kwenye uso, na pia kutoa shinikizo la kutosha ili kukabiliana na ukandamizaji wa mvuto wa nyota. (Lakini nyota nyepesi zaidi ( M < 0,5M☉) na nzito ( M > 3M☉) uhamishaji pia hutokea kupitia upitishaji.)

Katika kila mchoro kwenye Mtini. Kielelezo cha 3 kinaonyesha nyota kutoka kwa nguzo moja kwa sababu nyota kutoka kwenye nguzo moja huenda ziliundwa kwa wakati mmoja. Mchoro wa kati unaonyesha nyota za nguzo ya Pleiades. Kama unaweza kuona, nguzo bado ni mchanga sana (umri wake unakadiriwa kuwa milioni 75-150), na nyota nyingi ziko kwenye mlolongo kuu.

Mchoro wa kushoto unaonyesha nguzo ambayo imeundwa hivi karibuni (hadi umri wa miaka milioni 5), ambayo nyota nyingi hata "hazijazaliwa" bado (ikiwa kuzaliwa kunachukuliwa kuwa kuingia kwenye mlolongo kuu). Nyota hizi ni mkali sana, kwa kuwa wingi wa nishati yao ni kutokana na athari za nyuklia, lakini kwa ukandamizaji wa mvuto. Kwa kweli, bado zimebanwa, zikisonga hatua kwa hatua chini ya mchoro wa Hertzsprung-Russell (kama inavyoonyeshwa na mshale) hadi halijoto katikati inapopanda vya kutosha kusababisha athari bora za nyuklia. Kisha nyota itakuwa kwenye mlolongo kuu (mstari mweusi kwenye mchoro) na itabaki pale kwa muda fulani. Inafaa pia kuzingatia kuwa nyota nzito zaidi ( M > 6M☉) huzaliwa tayari kwenye mlolongo kuu, yaani, wakati zinaundwa, halijoto katikati tayari iko juu ya kutosha kuanzisha mwako wa nyuklia wa hidrojeni. Kwa sababu ya hili, hatuoni protostars nzito (upande wa kushoto) kwenye mchoro.

Mchoro wa kulia unaonyesha nguzo ya zamani (umri wa miaka bilioni 12.7). Inaweza kuonekana kuwa nyota nyingi tayari zimeacha mlolongo kuu, zikisonga "juu" kwenye mchoro na kuwa makubwa nyekundu. Tutazungumzia kwa undani zaidi kuhusu hili, pamoja na tawi la usawa, wakati mwingine. Walakini, inafaa kuzingatia hapa kwamba nyota nzito zaidi huacha mlolongo kuu kwanza (tayari tumegundua kuwa mwangaza wa juu unakuja kwa gharama ya maisha mafupi), wakati nyota nyepesi (upande wa kulia wa mlolongo kuu) zinaendelea kuwa. juu yake. Kwa hivyo, ikiwa “kipimo cha mkato” kinajulikana kwa nguzo—mahali ambapo mfuatano mkuu unapotokea na tawi kubwa huanza—mtu anaweza kukadiria kwa usahihi ni miaka ngapi iliyopita nyota ziliunda, yaani, kupata umri wa nguzo hiyo. . Kwa hiyo, mchoro wa Hertzsprung-Russell pia ni muhimu kwa kutambua makundi ya nyota ya vijana na ya zamani sana.

Sehemu ni rahisi sana kutumia. Ingiza tu neno linalohitajika kwenye uwanja uliotolewa, na tutakupa orodha ya maana zake. Ningependa kutambua kwamba tovuti yetu hutoa data kutoka kwa vyanzo mbalimbali - kamusi ensaiklopidia, maelezo, ya kuunda maneno. Hapa unaweza pia kuona mifano ya matumizi ya neno uliloingiza.

Je, "mlolongo mkuu" unamaanisha nini?

Kamusi ya Encyclopedic, 1998

mlolongo mkuu

MFUMO KUU wa mchoro wa Hertzsprung-Russell ni mkanda mwembamba kwenye mchoro huu ambamo idadi kubwa ya nyota ziko. Huvuka mchoro kwa diagonal (kutoka juu hadi chini mwanga na joto). Nyota kuu za mlolongo (Jua, haswa, linajumuisha) zina chanzo sawa cha nishati - athari za nyuklia za mzunguko wa hidrojeni. Nyota ziko kwenye mfuatano mkuu kwa takriban 90% ya mageuzi ya nyota. Hii inaelezea mkusanyiko mkubwa wa nyota katika eneo kuu la mlolongo.

Wikipedia

Mlolongo kuu

Mlolongo kuu- eneo kwenye mchoro wa Hertzsprung-Russell ulio na nyota ambazo chanzo chake cha nishati ni mmenyuko wa thermonuclear wa muunganisho wa heliamu kutoka kwa hidrojeni.

Mlolongo kuu iko karibu na diagonal ya mchoro wa Hertzsprung-Russell na inaendesha kutoka kona ya juu kushoto (mwangaza wa juu, aina za mapema za spectral) hadi kona ya chini ya kulia ya mchoro. Nyota kuu za mlolongo zina chanzo sawa cha nishati ("kuchoma" kwa hidrojeni, haswa mzunguko wa CNO), na kwa hivyo mwangaza wao na joto huamuliwa na wingi wao:

L = M,

mwanga uko wapi L na wingi M kipimo katika vitengo vya mwanga wa jua na wingi, kwa mtiririko huo. Kwa hiyo, mwanzo wa sehemu ya kushoto ya mlolongo kuu inawakilishwa na nyota za bluu na wingi wa jua ~ 50, na mwisho wa kulia na vibete nyekundu na wingi wa ~ 0.0767 jua.

Kuwepo kwa mlolongo kuu ni kutokana na ukweli kwamba hatua ya kuungua kwa hidrojeni hufanya ~ 90% ya wakati wa mabadiliko ya nyota nyingi: kuchomwa kwa hidrojeni katika mikoa ya kati ya nyota husababisha kuundwa kwa msingi wa heliamu ya isothermal, mpito kwa hatua kubwa nyekundu na kuondoka kwa nyota kutoka kwa mlolongo kuu. Mageuzi mafupi ya majitu mekundu husababisha, kulingana na wingi wao, kuunda vibete vyeupe, nyota za neutron au shimo nyeusi.

Sehemu ya mlolongo kuu wa nguzo za nyota ni kiashiria cha umri wao: kwa kuwa kiwango cha mabadiliko ya nyota ni sawa na wingi wao, basi kwa makundi kuna sehemu ya "kushoto" ya mapumziko ya mlolongo kuu katika eneo la mwanga wa juu. na madarasa ya mapema ya spectral, kulingana na umri wa nguzo, kwa kuwa nyota zilizo na wingi unaozidi kikomo fulani, zilizowekwa na umri wa kikundi, ziliacha mlolongo kuu. Maisha ya nyota kwenye mlolongo mkuu $\tau_(\rm MS)$ kulingana na wingi wa nyota ya awali M kuhusiana na misa ya kisasa ya Sun $\begin(smallmatrix)M_(\bigodot)\end(smallmatrix)$ inaweza kukadiriwa kwa kutumia fomula ya majaribio:

$$\anza(matrix ndogo) \tau_(\rm MS)\ \takriban \ 6\cdot\ 10^(9) \text(miaka) \cdot \left[ \frac(M_(\bigodot)))(M) + \0.14 \kulia]^(4) \mwisho(matrix ndogo)$$

Nyota zinaweza kuwa tofauti sana: ndogo na kubwa, mkali na sio mkali sana, wazee na vijana, moto na "baridi", nyeupe, bluu, njano, nyekundu, nk.

Mchoro wa Hertzsprung-Russell hukuruhusu kuelewa uainishaji wa nyota.

Inaonyesha uhusiano kati ya ukubwa kamili, mwangaza, aina ya spectral na joto la uso wa nyota. Nyota katika mchoro huu hazipatikani kwa nasibu, lakini huunda maeneo yanayoonekana wazi.

Nyota nyingi ziko kwenye kinachojulikana mlolongo mkuu. Kuwepo kwa mlolongo kuu ni kutokana na ukweli kwamba hatua ya kuungua kwa hidrojeni hufanya ~ 90% ya wakati wa mabadiliko ya nyota nyingi: kuchomwa kwa hidrojeni katika mikoa ya kati ya nyota husababisha kuundwa kwa msingi wa heliamu ya isothermal, mpito kwa hatua kubwa nyekundu na kuondoka kwa nyota kutoka kwa mlolongo kuu. Mageuzi mafupi ya majitu mekundu husababisha, kulingana na wingi wao, kuunda vibete vyeupe, nyota za neutron au shimo nyeusi.

Zikiwa katika hatua mbalimbali za ukuzi wao wa mageuzi, nyota zimegawanywa katika nyota za kawaida, nyota ndogo, na nyota kubwa.

Nyota za kawaida ni nyota kuu za mlolongo. Hizi ni pamoja na Jua letu. Wakati mwingine nyota za kawaida kama Jua huitwa vibete vya manjano.

Kibete cha manjano

Kibete cha manjano ni aina ya nyota ndogo ya mfuatano yenye uzito kati ya 0.8 na 1.2 za sola na joto la juu la 5000-6000 K.

Muda wa maisha wa kibeti njano ni wastani wa miaka bilioni 10.

Baada ya ugavi mzima wa hidrojeni kuwaka, nyota huongezeka kwa ukubwa mara nyingi na hugeuka kuwa giant nyekundu. Mfano wa aina hii ya nyota ni Aldebaran.

Jitu jekundu hutoa tabaka zake za nje za gesi ili kuunda nebula ya sayari, huku kiini kikiporomoka na kuwa kibete kidogo cheupe mnene.

Giant nyekundu ni nyota kubwa yenye rangi nyekundu au rangi ya machungwa. Uundaji wa nyota kama hizo inawezekana wote katika hatua ya malezi ya nyota na katika hatua za baadaye za uwepo wao.

Katika hatua ya awali, nyota huangaza kutokana na nishati ya mvuto iliyotolewa wakati wa kukandamiza, mpaka ukandamizaji utakaposimamishwa na mmenyuko wa thermonuclear ambao umeanza.

Katika hatua za baadaye za mageuzi ya nyota, baada ya kuchomwa kwa hidrojeni kwenye cores zao, nyota huacha mlolongo kuu na kuhamia eneo la makubwa nyekundu na supergiants ya mchoro wa Hertzsprung-Russell: hatua hii huchukua takriban 10% ya wakati wa maisha "ya kazi" ya nyota, yaani, hatua za mageuzi yao, wakati ambapo athari za nucleosynthesis hutokea katika mambo ya ndani ya nyota.

Nyota kubwa ina joto la chini la uso, karibu digrii 5000. Radi kubwa, inayofikia jua 800 na kwa sababu ya saizi kubwa, mwangaza mkubwa. Mionzi ya juu hutokea katika mikoa nyekundu na infrared ya wigo, ndiyo sababu wanaitwa makubwa nyekundu.

Kubwa zaidi ya majitu hugeuka kuwa supergiants nyekundu. Nyota iitwayo Betelgeuse katika kundinyota Orion ni mfano wa kuvutia zaidi wa supergiant nyekundu.

Nyota kibete ni kinyume cha majitu na inaweza kuwa inayofuata.

Kibete nyeupe ni kile kinachosalia cha nyota ya kawaida yenye wingi wa chini ya 1.4 ya sola baada ya kupita kwenye hatua kubwa nyekundu.

Kwa sababu ya ukosefu wa hidrojeni, athari za nyuklia hazifanyiki katika msingi wa nyota kama hizo.

Vibete nyeupe ni mnene sana. Sio kubwa kwa ukubwa kuliko Dunia, lakini wingi wao unaweza kulinganishwa na wingi wa Jua.

Hizi ni nyota za moto sana, joto lao hufikia digrii 100,000 au zaidi. Wanaangaza kwa kutumia nishati iliyobaki, lakini baada ya muda inaisha na msingi hupoa, na kugeuka kuwa kibete nyeusi.

Vibete vyekundu ni vitu vya kawaida zaidi vya aina ya nyota katika Ulimwengu. Makadirio ya idadi yao huanzia 70 hadi 90% ya nyota zote kwenye galaksi. Wao ni tofauti kabisa na nyota nyingine.

Uzito wa vibete nyekundu hauzidi theluthi moja ya misa ya jua (kikomo cha chini cha misa ni 0.08 ya jua, ikifuatiwa na vibete vya kahawia), joto la uso hufikia 3500 K. Vibete vyekundu vina darasa la spectral la M au marehemu K. Stars. ya aina hii hutoa mwanga mdogo sana, wakati mwingine ndogo mara 10,000 kuliko Jua.

Kwa kuzingatia mionzi yao ya chini, hakuna hata moja ya vibete nyekundu inayoonekana kutoka Duniani kwa macho. Hata kibeti nyekundu aliye karibu zaidi na Jua, Proxima Centauri (nyota iliyo karibu zaidi katika mfumo wa utatu kwenye Jua), na kibete nyekundu aliye karibu zaidi, Barnard's Star, wana ukubwa unaoonekana wa 11.09 na 9.53 mtawalia. Katika kesi hiyo, nyota yenye ukubwa wa hadi 7.72 inaweza kuzingatiwa kwa jicho la uchi.

Kwa sababu ya kiwango cha chini cha mwako wa hidrojeni, vibete nyekundu vina maisha marefu sana, kuanzia makumi ya mabilioni hadi makumi ya trilioni ya miaka (kibeti nyekundu chenye uzito wa misa 0.1 ya jua kitawaka kwa miaka trilioni 10).

Katika vibete nyekundu, athari za nyuklia zinazohusisha heliamu haziwezekani, kwa hivyo haziwezi kugeuka kuwa makubwa nyekundu. Baada ya muda, wao hupungua hatua kwa hatua na joto zaidi na zaidi hadi watumie usambazaji mzima wa mafuta ya hidrojeni.

Hatua kwa hatua, kulingana na dhana za kinadharia, zinageuka kuwa vibete vya bluu - darasa la dhahania la nyota, wakati hakuna hata mmoja wa vibete nyekundu ambaye bado ameweza kugeuka kuwa kibete cha bluu, na kisha kuwa vibete nyeupe na msingi wa heliamu.

Nyepesi ya hudhurungi - vitu vya substellar (pamoja na misa ya jua kutoka 0.01 hadi 0.08, au, mtawaliwa, kutoka 12.57 hadi 80.35 misa ya Jupita na kipenyo takriban sawa na kipenyo cha Jupita), kwa kina ambacho, tofauti na mlolongo kuu. nyota, hakuna mmenyuko wa muunganisho wa thermonuclear na ubadilishaji wa hidrojeni kuwa heliamu.

Kiwango cha chini cha joto cha nyota kuu za mlolongo ni karibu 4000 K, halijoto ya vijeba kahawia iko katika safu kutoka 300 hadi 3000 K. Vibete vya hudhurungi hupoa kila mara katika maisha yao, na kadiri kibeti kinavyokuwa kikubwa, ndivyo inavyopoa polepole.

Vibete vidogo vidogo

Vibete vidogo vidogo, au vidogo vidogo vya kahawia, ni miundo mizuri ambayo iko chini ya kikomo cha wingi wa rangi ya hudhurungi. Misa yao ni chini ya takriban mia moja ya misa ya Jua au, ipasavyo, 12.57 misa ya Jupita, kikomo cha chini hakijaamuliwa. Kwa ujumla wao huchukuliwa kuwa sayari, ingawa jumuiya ya wanasayansi bado haijafikia hitimisho la mwisho kuhusu kile kinachochukuliwa kuwa sayari na ni nini kibete kidogo cha kahawia.

Kibete mweusi

Vibete weusi ni vijeba vyeupe ambavyo vimepoa na, kwa sababu hiyo, havitoi katika safu inayoonekana. Inawakilisha hatua ya mwisho ya mageuzi ya vijeba weupe. Misa ya vibete weusi, kama wingi wa vibete weupe, ni mdogo zaidi ya misa 1.4 ya jua.

Nyota ya binary ni nyota mbili zilizounganishwa na mvuto zinazozunguka kituo cha kawaida cha molekuli.

Wakati mwingine kuna mifumo ya nyota tatu au zaidi, katika kesi hii ya jumla mfumo unaitwa nyota nyingi.

Katika hali ambapo mfumo wa nyota kama huo hauko mbali sana na Dunia, nyota za mtu binafsi zinaweza kutofautishwa kupitia darubini. Ikiwa umbali ni muhimu, basi wanajimu wanaweza kuelewa kuwa nyota mbili inaonekana tu kwa ishara zisizo za moja kwa moja - kushuka kwa mwangaza unaosababishwa na kupatwa kwa mara kwa mara kwa nyota moja na nyingine na zingine.

Nyota mpya

Nyota ambazo mwangaza wake huongezeka ghafla mara 10,000. Nova ni mfumo wa binary unaojumuisha kibete nyeupe na nyota mwenza iliyoko kwenye mlolongo kuu. Katika mifumo kama hiyo, gesi kutoka kwa nyota inapita polepole hadi kwenye kibete nyeupe na hulipuka mara kwa mara huko, na kusababisha mlipuko wa mwangaza.

Supernova

Supernova ni nyota ambayo inamaliza mageuzi yake katika mchakato wa janga la kulipuka. Flare katika kesi hii inaweza kuwa amri kadhaa za ukubwa zaidi kuliko katika kesi ya nova. Mlipuko huo wenye nguvu ni matokeo ya michakato inayotokea kwenye nyota katika hatua ya mwisho ya mageuzi.

Nyota ya nyutroni

Nyota za nyutroni (NS) ni miundo ya nyota yenye wingi wa mpangilio wa jua 1.5 na ukubwa unaoonekana kuwa ndogo kuliko vibete nyeupe;

Wao hujumuisha hasa chembe zisizo na upande wowote - neutroni, zilizokandamizwa kwa nguvu na nguvu za mvuto. Msongamano wa nyota kama hizo ni wa juu sana, unaweza kulinganishwa, na kulingana na makadirio fulani, inaweza kuwa mara kadhaa juu kuliko msongamano wa wastani wa kiini cha atomiki. Sentimita moja ya ujazo ya dutu ya NS itakuwa na uzito wa mamia ya mamilioni ya tani. Nguvu ya uvutano juu ya uso wa nyota ya nyutroni ni karibu mara bilioni 100 kuliko Duniani.

Katika Galaxy yetu, kulingana na wanasayansi, kunaweza kuwa na nyota za neutroni milioni 100 hadi bilioni 1, ambayo ni, mahali fulani karibu na nyota moja kwa elfu ya kawaida.

Pulsars

Pulsars ni vyanzo vya cosmic vya mionzi ya sumakuumeme inayokuja duniani kwa namna ya milipuko ya mara kwa mara (pulses).

Kulingana na kielelezo kikuu cha astrofia, pulsari ni nyota za neutroni zinazozunguka na uga wa sumaku unaoelekea kwenye mhimili wa mzunguko. Wakati Dunia inapoanguka kwenye koni inayoundwa na mionzi hii, inawezekana kuchunguza pigo la mionzi inayorudia kwa vipindi sawa na kipindi cha mapinduzi ya nyota. Baadhi ya nyota za neutroni huzunguka hadi mara 600 kwa sekunde.

Cepheids

Cepheids ni kundi la nyota zinazobadilika-badilika zenye mdundo na uhusiano sahihi wa kipindi-mwangaza, uliopewa jina la nyota Delta Cephei. Moja ya Cepheids maarufu zaidi ni Polaris.

Orodha iliyotolewa ya aina kuu (aina) za nyota na sifa zao fupi, bila shaka, haimalizi aina nzima ya nyota katika Ulimwengu.