Ewolucja gwiazd

Ewolucja gwiazd – białe karły, czarne dziury
Ku czemu zmierza gwiazda gdy
wyczerpuje się wodór?
Alicja Tomków
Plan wystąpienia:
 Co to jest gwiazda?
 Narodziny gwiazdy;
 Fizyczne podstawy ewolucji gwiazd;
 Okres dojrzały;
 Starość gwiazd;
 Śmierć gwiazd:
 Białe karły;
 Gwiazda neutronowa;
 Czarna dziura;
 Podsumowanie.
Co to jest gwiazda?
 Ciało niebieskie będące skupiskiem związanej
grawitacyjnie materii;
 Wewnątrz gwiazd zachodzą reakcje termojądrowe;
 Gwiazda jest kulą gazową (gł. wodór i hel).
Wielkości charakterystyczne:
 Masa;
 Jasność absolutna;
 Typ widmowy:
o Typ: O, B, A, F, G, K, M
Podtyp: 0-9
Słońce – G2
Gwiazda Pistolet, leżąca w centrum mgławicy Pistolet
(zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a).
Diagram Hertzsprunga–Russella (HR)
Ewolucja gwiazd
 Sekwencja zmian, które gwiazda przechodzi podczas swojego życia;
 Przebieg ewolucji gwiazdy zależy jedynie od jej masy w momencie
rozpoczęcia reakcji termojądrowych w jej wnętrzu.
Gromady kuliste: 47 Tucanae (po lewej) i Hodge 11 w Dużym Obłoku Magellana (po prawej)
Narodziny gwiazdy
Do początku od końca…
Obłok molekularny:
 skupisko cząsteczkowego wodoru;
 temperatura: 10 – 20K;
 gęstość: 106 - 1010 cząstek na cm3 .
Mgławica w kształcie orła. Struktura ta jest wysoka na 10 lat świetlnych.
Źródło: NASA, JPL -Caltech, P. S. Teixeira (CfA)
Zdjęcie z teleskopu Hubble’a mgławicy Carina
Nebula (NGC 3372). Obiekt ten znajduje się
ok. 8000 lat świetlnych od Ziemi, a sam ma
średnicę po nad 200 lat świetlnych.
Zdjęcie przedstawia formowanie się gwiazd
w mgławicy. Wkrótce ich temperatura
znacząco wzrośnie i zniszczą one tym
struktury z gazu i pyłu, z których same
powstały.
Kolumnowe struktury formowane z materii
międzygwiezdnej są jak góry. We wrogim
środowisku ulegają erozji. Jak widać
w przedstawionej na zdjęciu mgławicy
formują się pierwsze gwiazdy o małej masie
(różowe kropki).
Mgławi ca w Wielkim Obłoku Magellana,
NGC 2080. Rozciąga się na dystansie
50 lat świetlnych. Zdjęcie wykonano
za pomocą teleskopu Hubble’a.
Ewolucja gwiazd
Protogwiazda
 W czasie kurczenia się energia grawitacyjna
zamienia się w ciepło, ogrzewając centrum
obłoku;
 Gaz nagrzewa się do 2000 do 3000 K;
 Świeci na czerwono, ale otaczający go kokon
gazowo-pyłowy pochłania promieniowanie
i wysyła je dalej w podczerwieni i w zakresie
mikrofalowym.
Obszar tworzenia się
gwiazd w galaktyce
Triangulum – Trójkąta .
Co dalej?
Przebieg ewolucji gwiazdy zależy jedynie od jej masy
w momencie rozpoczęcia reakcji termojądrowych w jej wnętrzu.
Duża masa – szybsza ewolucja
Co dalej?
Przebieg ewolucji gwiazdy zależy jedynie od jej masy
w momencie rozpoczęcia reakcji termojądrowych w jej wnętrzu.
Duża masa – szybsza ewolucja
 Gwiazdy o masach mniejszych niż 0,08 masy Słońca (brązowe karły)
nie są w stanie zapoczątkować przemiany termonuklearnej.
Mała plamka przy tarczy gwiazdy Gliese 229
to pierwszy dostrzeżony brązowy karzeł
Brązowe karły w mgławicy w Orionie
Fizyczne podstawy ewolucji gwiazd
 Cykl węglowo-azotowy (C-N) dla gwiazd o dużych masach i wysokiej
temperaturze centralnej (wydajniejszy); zamiana wodoru w hel
 Cykl proton-proton (p-p) dla gwiazd o stosunkowo niedużych
masach – o niskiej temperaturze centralnej; zamiana wodoru w
hel
Mapka cyklu p-p
proton
neutron
pozyton
elektron
pr. gamma
W dużym uproszczeniu ewolucję pojedynczej gwiazdy można
podzielić na pięć etapów:
 Kurczenie się fragmentu obłoku materii (stadium protogwiazdy);
 Faza "spalania" wodoru w jądrze (gwiazda znajduje się na tzw. ciągu
głównym) - to najdłuższy etap jej życia;
 Faza olbrzyma lub nadolbrzyma (dla większości gwiazd jest to czerwony
olbrzym albo nadolbrzym);
 Odrzucenie otoczki lub wybuch supernowej;
 Śmierć gwiazdy (biały karzeł, gwiazda neutronowa lub czarna dziura).
Wędrówka ewoluującej gwiazdy po diagramie H-R
Starzenie się gwiazdy
Końcowe stadia ewolucji gwiazd
 Stadium, ku któremu zmierza gwiazda poprzez swą
ewolucję zależy od jej masy początkowej;
 Granicą jest 8 mas Słońca;
 Poniżej; gwiazda przechodzi przez stadium mgławicy
planetarnej do białego karła;
 Powyżej: gwiazda najpewniej wybucha jako Supernowa i
kończy jako gwiazda neutronowa
Mgławica planetarna
Hantle…
Mgławica planetarna Hantle (M 27)
…Pierścień…
Mgławica planetarna Pierścień (M 57)
…Ślimak…
Mgławica planetarna NGC 7293
Jądro mgławicy
planetarnej – biały karzeł
Mgławica planetarna Shapley 1
Biały karzeł
 Biały karzeł stygnie i nie zmienia
swoich rozmiarów.
 Promień zbliżony do promienia Ziemi
 Masa: 0,4 – 1,4 masy Słońca
 Gęstość: 106 g/cm3
Budowa typowego białego karła
Zdjęcie Syriusza A i B wykonane przez Kosmiczny Teleskop
Hubble'a. By można było zarejestrować światło białego karła
(mała plamka u dołu po lewej), obraz głównej gwiazdy układu
musiał zostać mocno prześwietlony
Zdjęcie z teleskopu Hubble’a przedstawiające
mały obszar blisko centrum gromady gwiazd M4
w naszej Galaktyce z dużą koncentracją białych
karłów (w kółkach)
Planetarna mgławica NGC 2440
zawiera najgorętszego znanego
białego karła
Mgławica planetarna MyCn18 w kształcie klepsydry (zdjęcie z
kosmicznego teleskopu Hubble'a). Widoczne kolorowo
świecące pierścienie gazu: czerwony to azot, zielony wodór,
niebieski tlen. W środku najprawdopodobniej powstanie biały
karzeł
Ewolucja gwiazd masywnych
Wybuch supernowej
Gwiazda neutronowa
Mgławica Krab (M1) jest pozostałością po
supernowej, która wybuchła w roku 1054
Czarna dziura
Po lewej: Supernowa 1987A w 2 tygodnie po odkryciu. Po prawej: To samo pole przed wybuchem
Po wybuchu gwiazd o masie około 20 razy większej od
Słońca, pozostaje czarna dziura, obiekt którego siła
ciężkości jest tak wielka, że nic nie może z niego uciec.
Obraz przedstawia: po lewej stronie zdjęcie
galaktyki NGC 7052 wykonane z teleskopu
naziemnego. Po prawej wykonano powiększenie
centrum galaktyki za pomocą teleskopu Hubble'a.
Widoczny jest dysk akrecyjny otaczający
prawdopodobnie supermasywną czarną dziurę.
Wizja artysty przedstawiająca widok z planety
krążącej wokół czarnej dziury. Czarny pas to dysk
akrecyjny otaczający czarna dziurę. Prostopadłe
smugi do dysku to tzw. dżety. Są to wyrzuty
wysoko energetycznych cząstek. Czerwona poświata
to zjonizowany gaz na skutek tarcia wywołanego
akrecją na czarną dziurę.
Wybuchy supernowych wzbogacają
materię międzygwiazdową w ciężkie
pierwiastki.
NGC 6995, część Pętli w Łabędziu, która jest
pozostałością po jakiejś nieznanej supernowej
Okolice  Carinae, obszar, gdzie powstają
nowe gwiazdy
Na "prochach" starych
gwiazd powstają nowe...
Mgławica Trójlistna Koniczyna
Obłok ciemnej materii w Strzelcu
Wszystko zaczyna się od początku...
Dziękuję za uwagę
..