Skocz do zawartości

Diagram Hertzsprunga-Russella, czyli o korelacji temperatury i jasności gwiazd


Gość Bellatrix

Rekomendowane odpowiedzi

Cześć :)

W ramach uzupełnienia niedawno podjętego przeze mnie tematu o typach widmowych gwiazd, dodaję mały artykuł dotyczący korelacji temperatury gwiazd z ich jasnością. Zawarłam w nim podstawowe informacje dotyczące diagramu H-R, oraz opisy klas jasności gwiazd. Jeżeli moja interpretacja tematu zawiera błędy lub nieścisłości, proszę, poprawcie mnie.

 

 

 

 

Diagram Hertzsprunga-Russella, czyli o korelacji temperatury i jasności gwiazd

Zaobserwowano pewną zależność pomiędzy temperaturą powierzchni gwiazd (pośrednio też typem widmowym), a jasnością, czyli mocą promieniowania gwiazd. Na podstawie tych zależności powstał wykres. Obserwujemy, że gwiazdy grupują się w określonych miejscach diagramu. Wnioskujemy zatem, że zależność temperatury od jasności gwiazd nie jest przypadkowa, losowa, ale wykazuje pewne tendencje. Nie każda kombinacja temperatury z jasnością jest w kosmosie obecna. Zdecydowana większość gwiazd grupuje się tworząc na wykresie pasmo biegnące od lewego górnego rogu do prawego dolnego. Pierwotnie grupa ta nazywana była grupą karłów, a obecnie nazywamy ją ciągiem głównym. Ciąg główny reprezentuje gwiazdy o jasności umownie oznaczanej wartością V. Należy do niego także Słońce. Dalsze badania wykazały, że oprócz ciągu głównego, w kosmosie występują inne grupy gwiazd.

  • 0- hiperolbrzymy. Najjaśniejsze spośród gwiazd.

  • I- nadolbrzymy

  • II- jasne olbrzymy

  • III- olbrzymy

  • IV- podolbrzymy

  • V- karły (tzw. ciąg główny)

  • V- podkarły

  • VII- białe karły

 

Jak obserwujemy z diagramu, oprócz ciągu głównego, liczne są również olbrzymy (III).

 

W pełnym opisie typu widmowego gwiazdy, oprócz wskaźnika związanego stricte z temperaturą (O, B, A, F, G, K, M) podawana jest też klasa jasności (I, II, III ...). Czynione jest to po to, aby bardziej precyzyjnie opisać własności gwiazdy i żeby uniknąć nieścisłości. Dla przykładu: gwiazda typu widmowego G (taka jak Słońce) może być zarówno o wiele jaśniejszym od Słońca olbrzymem, jak i niezwykle słabo świecącym białym karłem. Jednakowa dla wszystkich trzech przypadków temperatura powierzchni sprawia, że widmo spektroskopowe będzie identyczne. Jedyna różnica tkwi w szerokości obserwowanych pasm widma. Im węższe linie, tym jaśniejsza gwiazda. I właśnie ta szerokość linii spektralnych pozwala ocenić, czy badany obiekt jest karłem, olbrzymem, czy nadolbrzymem (lub należy do którejkolwiek innej klasy jasności).

 

Nowo powstałe gwiazdy mają określone miejsce na wykresie H-R. Położenie to (a więc typ widmowy oraz jasność) uwarunkowane masą gwiazd. Większe gwiazdy możemy zlokalizować bliżej lewego górnego rogu, natomiast te mniej masywne, w okolicach prawego dolnego roku diagramu. Gwiazdy większość swojego życia spędzają w obszarze ciągu głównego. Pod koniec swej egzystencji, stopniowo przesuwają się w kierunku obszaru olbrzymów. Gwiazda tak długo należy do ciągu głównego, dokąd starczy jej wodoru do reakcji termojądrowych. Wbrew pozorom, masywniejsze gwiazdy żyją krócej niż te o małej masie. Możemy więc kolokwialnie stwierdzić, że duże gwiazdy żyją krótko lecz intensywnie.

Warto wspomnieć, że nie z każdej protogwiazdy uformuje się gwiazda. Niektóre obiekty mają tak niską masę (mniejszą od 0,08 mas Słońca), że nie ma warunków na rozpoczęcie syntezy termojądrowej. Taka "nieudana" gwiazda nie zajmie miejsca w ciągu głównym.

hrpostmainsuntrack.jpg

 

 

KLASY JASNOŚCI:

0 Hiperolbrzymy: najjaśniejsze ze wszystkich gwiazd. Niezwykle rzadko spotykane. Przykładem takich gwiazd są: Eta Carinae lub VY Canis Majoris. Gwiazda UY Scuti, która jest blisko 30-krotnie masywniejsza i 1700razy większa od Słońca jest uznana za największą znaną gwiazdę. Jest tak ogromn,a że gdyby umieścić ją w miejscu Słońca, sięgałaby orbity Saturna. Hiperolbrzymy żyją bardzo krótko („krótko” rozumiane w skali kosmicznej), bo tylko około miliona lat.

 

I Nadolbrzymy: bardzo jasne i masywne gwiazdy u końca swego życia. W zależności od stadium ewolucyjnego, mogą należeć do różnych typów widmowych (niemalże pełen przedział, od B do M). Znanym przykładem nadolbrzyma jest błękitna Rigel (B8 Ia) oraz czerwona Betelgeza (M2 Ib). Jak widać z załączonych typów widmowych, klasa nadolbrzymów dzieli się na dwie podklasy (Ia oraz Ib), różniące się jasnością.

 

II Jasne olbrzymy: Posiadają jasność plasującą się pomiędzy jasnością nadolbrzymów podklasy Ib oraz olbrzymami klasy III. Przykład: Sargas z konstelacji Skorpiona (F1 II).

 

III Olbrzymy: liczna grupa gwiazd. Temperatury powierzchni tych gwiazd są zwykle niskie. Najwięcej olbrzymów obserwuje się w przedziale typów widmowych od G do M. Masy olbrzymów są zwykle niewielkie. Olbrzymy mogą być końcowym etapem życia małych gwiazd, które tracąc paliwo jądrowe i opuszczając ciąg główny, powiększają się przyjmując stadium olbrzyma. Przykładem olbrzyma jest Aldebaran (typ widmowy: K5 III). Istnieją też błękitne olbrzymy. Ich masy są znacznie większe od mas czerwonych i pomarańczowych olbrzymów. Żyją w porównaniu do nich znacznie krócej. Przykład: Bellatrix (typ widmowy: B2 III).

 

IV Poolbrzymy: etap przejściowy w ewolucji do statusu olbrzymów lub nadolbrzymów. Nieco jaśniejsze od gwiazd ciągu głównego. Etap syntezy termojądrowej wodoru w tych gwiazdach dobiega końca.

 

V Karły: nazywane, jak już było wspomniane, gwiazdami ciągu głównego. Gwiazdy przez większość swego życia należą do tej klasy jasności. I pozostają one w grupie karłów, dopóki nie wyczerpie im się wodór będący substratem fuzji termojądrowych. Wodór szybciej wyczerpuje się gwiazdom o większych masach. Lżejsze gwiazdy ciągu głównego żyją nieporównywalnie dłużej. Do gwiazd ciągu głównego należy także Słońce typ widmowy: G2 V).

 

VI Podkarły: bardzo stare o niskim stężeniu metali (czyli pierwiastków o liczbach atomowych wyższych od helu).

 

VII białe karły: etap końcowy w ewolucji gwiazd o małej lub średniej masie (0.08-8 mas Słońca). Zbudowane są z materii zdegenerowanej (ale nie jest to materia neutronowa!). Materia białych karłów jest zbudowana z jąder atomowych oraz wolnych elektronów. Białe karły posiadają rozmiary rzędów rozmiaru Ziemi oraz masę zbliżoną do masy Słońca. Zatem gęstość tych gwiazd jest setki tysięcy wyższa od gęstości wody. Przykładem białego karła jest Syriusz B, rotujący wokół Syriusza.

 

 

Źródło:

  1. Fizyka w szkole z astronomią, nr 1 styczeń/luty 2015, str. 20-22

  2. Wykład Tadeusza Smeli z PTMA w Szczecinie, "Ewolucja gwiazd", wrzesień 2012.

  3. Urania, 11-12/1971, str. 274.

 

post-29939-0-90749600-1460753620_thumb.jpg

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Kiedyś za młodu tyle mi wystarczało ;)

 

 


 

V Karły: nazywane, jak już było wspomniane, gwiazdami ciągu głównego. Gwiazdy przez większość swego życia należą do tej klasy jasności. I pozostają one w grupie karłów, dopóki nie wyczerpie im się wodór będący substratem fuzji termojądrowych. Wodór szybciej wyczerpuje się gwiazdom o większych masach. Lżejsze gwiazdy ciągu głównego żyją nieporównywalnie dłużej.

 

 

 

Ale ostatnio postanowiłem się zagłębić i mogę polecić na dokładkę dwa ciekawe artykuły (po angielsku) tłumaczące, co dokładnie teoria i modelowanie mówią o życiu większych i mniejszych gwiazd w ciągu głównym:

 

The End of the Main Sequence

Red Dwarfs and the End of the Main Sequence

 

Dlaczego zmieniają temperaturę, dlaczego (w zależności od masy) stają się olbrzymami itd.

  • Lubię 4
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

 

"Ale ostatnio postanowiłem się zagłębić i mogę polecić na dokładkę dwa ciekawe artykuły (po angielsku) tłumaczące, co dokładnie teoria i modelowanie mówią o życiu większych i mniejszych gwiazd w ciągu głównym:

 

The End of the Main Sequence

Red Dwarfs and the End of the Main Sequence

 

Dlaczego zmieniają temperaturę, dlaczego (w zależności od masy) stają się olbrzymami itd."

 

 

Dzięki wielkie :) Właśnie szukałam takiej monografii, która zilustruje różnice w przemianach gwiazd w zależności od ich masy początkowej. Gdy przerobię publikacje, które mi przesłałeś, sprobuję napisać małe streszczenie o ewolucji gwiazd ciągu głównego.

 

Edytowane przez Bellatrix
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Dorzucę jeszcze opracowanie o możliwości występowania życia podobnego do ziemskiego na planetach wokół czerwonych karłów (kusząca perspektywa, skoro ich czas życia może sięgać setek miliardów lat). Poruszono kwestie wydajności fotosyntezy, rotacji synchronicznej i jej wpływu na klimat (bo taka planeta musiałaby krążyć bardzo blisko gwiazdy), zagrożenia dla organizmów i atmosfery ze strony supersilnych rozbłysków właściwych czerwonym karłom (bo są przeważająco lub w pełni konwektywne, więc mimo mikrej masy i rozmiarów miewają aktywność magnetyczną – dzięki tej konwekcji – porównywalną lub większą niż Słońce) itd.

The Potential of Planets Orbiting Red Dwarf Stars to Support Oxygenic Photosynthesis and Complex Life

Edytowane przez WielkiAtraktor
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

  • 4 miesiące temu...

Hagen, często takie określenie jest spotykane w literaturze. Raczej zwyczajowe, potoczne ale powszechnie stosowane. Ale fakt, powstaje mała nieścisłość, zwłaszcza gdybyśmy tak chcieli powiedzieć o gwieździe ciągu głównego i typu widmowego A (i wskaźniku barwy bliskim 0,00) : "biały karzeł" :)

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

  • 3 lata później...

Cześć,

 

odkopuję stary temat, ponieważ chciałbym prosić o poradę i konstruktywną krytykę. Otóż, wymyśliłem sobie, że pokażę najważniejsze typy gwiazd wraz z diagramem H-R. Taki mini projekt astrofotograficzny z aspektem edukacyjnym. Może mnie wyśmiejecie, ale katowałem diagram w Corelu i stworzyłem coś takiego jak poniżej - to wersja do bólu minimalistyczna, aby jednak wyeksponować nieco gwiazdy.

 

Brakuje mi jednak pomysłów na kilka obiektów. Mam stack Słońca, chociaż bez plam, ale poza tym kilka pozycji jest pustych. Może coś doradzicie? Myślałem od gwieździe Barnarda do tego szerokiego pola, ale może znajdzie się coś lepszego? Więcej małych gwiazd z grupy K i M w jednym polu?

Semi_final_HR.jpg

  • Lubię 7
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

15 godzin temu, Tuvoc napisał:

Brakuje mi jednak pomysłów na kilka obiektów.

No nic, coś trzeba robić więc dopaliłem jeszcze wczoraj Vegę, Antaresa oraz obszar z Gwiazdą Barnarda. Nie jest to zestaw idealny. Gdyby ktoś miał pomysł na większe zróżnicowanie wg typów to proszę o opinie.

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Adela, jedna uwaga językowa: pisząc o jasności powinnaś wspomnieć, że masz na myśli jasność absolutną. Laik czytając ten tekst będzie przekonany, że (nad)olbrzymy są jasne (jak Syriusz, Vega Capella i spółka) zaś wszystkie słabiutkie gwiazdy to karły. A jak wiemy jasność absolutna i ta obserwowane to dwie różne bajki

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Gratuluję zakończenia pięknego projektu! :)

Piękne obrazy gwiazdek. Dla mnie ta konstrukcja ilustracyjna diagramu HR jest najwyższych lotów. Nigdy nie widziałem czegoś podobnie edukacyjnie genialnego. Twój "plakat" powinien wisieć wszędzie, gdzie naucza się podstaw teorii klasyfikacji gwiazd.

:like:

  • Dziękuję 1
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

9 godzin temu, diver napisał:

Gratuluję zakończenia pięknego projektu! :)

Piękne obrazy gwiazdek. Dla mnie ta konstrukcja ilustracyjna diagramu HR jest najwyższych lotów. Nigdy nie widziałem czegoś podobnie edukacyjnie genialnego. Twój "plakat" powinien wisieć wszędzie, gdzie naucza się podstaw teorii klasyfikacji gwiazd.

:like:

Dziękuję bardzo za miłe słowa ;) Trochę zabawy z Corelem i jest. Niejako przy okazji wynikł nowy temat.  Teraz czas na samą gwiazdę Barnarda ;) To już jest robota na kilka lat.

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Dołącz do dyskusji

Możesz dodać zawartość już teraz a zarejestrować się później. Jeśli posiadasz już konto, zaloguj się aby dodać zawartość za jego pomocą.

Gość
Dodaj odpowiedź do tematu...

×   Wklejono zawartość z formatowaniem.   Usuń formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Odnośnik został automatycznie osadzony.   Przywróć wyświetlanie jako odnośnik

×   Przywrócono poprzednią zawartość.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz bezpośrednio wkleić grafiki. Dodaj lub załącz grafiki z adresu URL.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...

Powiadomienie o plikach cookie

Umieściliśmy na Twoim urządzeniu pliki cookie, aby pomóc Ci usprawnić przeglądanie strony. Możesz dostosować ustawienia plików cookie, w przeciwnym wypadku zakładamy, że wyrażasz na to zgodę.