levelező hallgatóknak Csillagászat Fizika tanár szakos levelező hallgatóknak 2006/2007 II.f.é. 3. előadás (2007. ápr. 14.)

A Naprendszeren túl: csillagok, tejútrendszerek Csillagászat 3.

A csillagok látszó tulajdonságai: Helyzetük – csillagképekbe rendezés Fényességük – magnitúdó (fényrend) skála – Hipparkhosztól ered Színük – a felszíni hőmérséklet függvénye Színképük – ennek részletes vizsgálatával sok információt kaphatunk Csillagászat 3.

A csillagképek Az állatövi csillagképek több ezer évesek, Ptolemaiosz 48-at ír le. A Nemzetközi Csillagászati Únió (IAU) 1930-ban felosztja az égboltot 88 csillagképre, az 1875-ös koordinátahálózat szerint. Csillagászat 3.

Csillagképek 2. Csillagászat 3.

A csillagok fényessége Már Hipparkhosz 6 fényrendbe sorolja a csillagokat katalógusában, amely Ptolemaiosz Almagesztjében maradt fenn, elsőrendűek a legfényesebbek. Az emberi érzékszervekben jelentkező érzet az inger logaritmusával arányos. Pogson 1856-ban pontosítja Hipparkhosz rendszerét: F0 [W m-2] a 0 fényrendű csillagból érkező fluxus, ekkor m = - 2,5 log(F/F0) Egy magnitúdós csökkenés 2,512-szeres fényességnövekedést jelent. log(2,512) = 0,400, ebből következően 5m különbség százszoros fényességkülönbséget A mínusz előjel miatt a nagyon fényes égitestek magnitúdója negatív: Szíriusz (legfényesebb állócsillag) -1,5, telihold -12,5, Nap -26,8 Az emberi szem átlagos színérzékenységét véve, ez a látszó (vizuális) magnitúdó (mV) Csillagászat 3.

Más magnitúdók A csillagok különböző színe miatt a látszólag egyforma fényességű csillagok fényképezve különböző fényességűek lehetnek. Fotografikus magnitúdó, UBVRI fotometriai rendszer (Ultraviolet, Blue, Visual, Red, Infrared) Bolometrikus fényesség: teljes kisugárzott energia mbol = mV – BC (bolometrikus korrekció) BC annál nagyobb, minél nagyobb a hőmérséletkülönbség a csillag és a Nap (pontosabban egy F5 színképtípusú csillag) közt. Az UBVIR rendszer magnitúdóit U, B, V, I, R – rel is jelölik. Színindex: U – B, B – V . Értéke (definíció szerint) 0 az A0 színképosztályú csillagokra. Abszolút magnitúdó (M): amilyennek látszana a csillag 10 pc távolságból m – M = 5 lg r – 5 (r parszekben) A bolometrikus abszolút magnitúdó kifejezhető a luminozitással (sugárzási összteljesítmény) is. Mbol = 0 megfelel L0 = 3,0 x 10 28 W -nak Csillagászat 3.

Színképelemzés (felületegységről kisugárzott összenergia) Fekete test sugárzás: folytonos színkép, Planck görbe.. Wien törvény: lmax T = b ahol b = 0,0028978 K m Stefan – Boltzmann törvény: F = s T4 ahol s = 5,67 x 10-8 W m-2 K-4 (felületegységről kisugárzott összenergia) Csillagászat 3.

Vonalas színképek Minden atom minden ionizáltsági fokon a kvantummechanikai törvények által meghatározott energiaszint-rendszerrel rendelkezik. Az atommag körül keringő elektronok az egyik szintről a másikra ugorva az energiakülönbségnek megfelelő sugárzási kvantumot bocsátanak ki v. nyelnek el. Csillagászat 3.

Színképtípusok O, B, A, F, G, K, M, N, (L, T) A XIX – XX sz. fordulóján óriási munkával sok tízezer csillag színképét dolgozták fel. Csak később derült ki, hogy ezek a típusok a felületi hőmérséklettől függnek, eszerint a helyes sorrend O, B, A, F, G, K, M, N, (L, T) (O Be A Fine Girl, Kiss Me Now) Ezeken belül még számok vannak. A Nap színképtípusa G2 Csillagászat 3.

A Herzsprung – Russell diagram (HRD) Csillagászat 3.

A fősorozat Csillagászat 3.

A Vogt – Russell tétel = = = = = dP(r) dr _ GM(r) r2 Nyomás r (r ) Tömeg dM(r) dr = 4 p r 2 r (r ) Hőmérséklet dT(r) dr 3 K r (r ) 4acT3 = dL(r) dr = 4 p r 2 r (r ) e(r ) Luminozitás e(r ) tömegegységre jutó energiaprodukció e = e1rxCNxT20 + e2rx2T4 K Rosseland - féle átlagos opacitás K = 1025 (1+x) (1-x-y)r0,75T-3,5 R m a 3 = rT + T4 P állapotegyenlet Csillagászat 3.

A Vogt – Russell tétel 2. = = = = dP(r) dr Nyomás f1 [P(r ), M(r ), T(r ), L(r )], Tömeg dM(r) dr = f2 [P(r ), M(r ), T(r ), L(r )], Hőmérséklet dT(r) dr = f3 [P(r ), M(r ), T(r ), L(r )], dL(r) dr = f4 [P(r ), M(r ), T(r ), L(r )], Luminozitás Határfeltételek: L(r = 0 ) = 0, M(r = 0) = 0, P(R ) = 0, T(R ) = 0. A csillag tömege egyértelműen meghatározza összes egyéb tulajdonságát Csillagászat 3.

Energiatermelés a csillagokban Fúziós reakció, a hidrogén héliummá alakulása. Csillagászat 3.

Energiatermelés a csillagokban 2. Alternatíva Csillagászat 3.

Csillagfejlődés Kialakulás Csillagászat 3.

Csillagfejlődés Kialakulás Csillagászat 3.

Csillagfejlődés Kialakulás ideje Csillagászat 3.

Csillagfejlődés Érett kor, fősorozat Csillagászat 3.

Öregedés – kistömegű csillag Csillagfejlődés Öregedés – kistömegű csillag Csillagászat 3.

Öregedés – Vörös óriáscsillag (Betelgeuze) Csillagfejlődés Öregedés – Vörös óriáscsillag (Betelgeuze) Csillagászat 3.

Öregedés – kistömegű csillag – bolygószerű ködfolt Csillagfejlődés Öregedés – kistömegű csillag – bolygószerű ködfolt Csillagászat 3.

Öregedés – nagytömegű csillag Csillagfejlődés Öregedés – nagytömegű csillag Csillagászat 3.

Öregedés – nagytömegű csillag robbanás előtt Csillagfejlődés Öregedés – nagytömegű csillag robbanás előtt Csillagászat 3.

Öregedés – fehér törpe kettős rendszerben robbanás előtt Csillagfejlődés Öregedés – fehér törpe kettős rendszerben robbanás előtt Csillagászat 3.

Halál – nagytömegű csillag robbanása Csillagfejlődés Halál – nagytömegű csillag robbanása Csillagászat 3.

Csillagfejlődés végállapotai Három lehetőség, a tömeg függvényében 1.) Kisebb 1,4 naptömegnél – vörös óriás, bolygószerű köd, majd fehér törpe 2.) 1,4 naptömeg felett mindenképpen szupernóva robbanás. 2.a.) a maradvány 1,4 és 2,5 naptömeg közé esik – neutroncsillag, pulzár 2.b.) a maradvány 2,5 naptömeg feletti – fekete lyuk A szupernóvarobbanás az egyetlen folyamat, amelyben a vasnál nehezebb elemek kialakulhatnak, a szükséges energiabefektetést a gravitáció adja. Csillagászat 3.

Csillagfejlődés végállapotai Neutroncsillag, pulzár Csillagászat 3.

Csillagfejlődés végállapotai Fekete lyuk Csillagászat 3.

Változócsillagok Nagyon különböző időskálák (milliszekundumtól évszázadokig) Geometriai és fizikai változók Geometria: fedési kettős Csillagászat 3.

Változócsillagok fizikai változók: szabályosak – pulzálók: cefeidák, RR Lyrae félszabályosak – Mira szabálytalanok – R CrB eruptívak – nóvák, szupernóvák Kettős és többszörös csillagok Előfordulásuk gyakori Csillagászat 3.

Csillaghalmazok 1. Praesepe Nyílt csillaghalmazok: Kevés csillag, kapcsolatban a csillagközi anyaggal. Fiatal csillagokból állnak, főképp a Galaktika síkjában helyezkednek el, a spirálkarokban. Plejádok Csillagászat 3.

Csillaghalmazok 2. Gömbhalmazok: Sok csillag, csillagközi anyag nélkül. Öreg csillagokból állnak, főképp a Galaktikus halóban helyezkednek el. Erősen koncentrálódnak a központnál. Csillagászat 3.

Tejútrendszer (Galaxis) Csillagászat 3.

Tejútrendszer (Galaxis) Kb 1010 csillagot tartalmaz Szerkezetét csak rádióval lehetett felmérni, mert síkjában (ahol mi is vagyunk) koncentrálódik a por és gáz. Csillagászat 3.

Extragalaxisok Csillagászat 3.

Extragalaxisok Spirálisak és elliptikusak. A spirálokban sok a gáz és por Hajlamosak halmazokba szerveződni Csillagászat 3.

Távoli galaxishalmazok Gravitációs hatásuk elhejlítja a fénysugarat Csillagászat 3.

Aktív galaxismagok, kvazárok Távolabbról látszanak A belátható világegyetem tágul, a sebesség a távolsággal arányos (Hubble – állandó) Vöröseltolódás z = Dl/l A legnagyobb ismert z 6,5 körül van A Big Bang (ősrobbanás) elmélete. Bizonyítékai 1.) a táguló világegyetem 2.) a kozmikus háttérsugárzás, 2,7 K 3.) a kozmikus elemgyakoriság (He, Li) Csillagászat 3.

Az ősrobbanás Csillagászat 3.

Háttérsugárzás vizsgálata: COBE Csillagászat 3.

Az élet lehetősége a világegyetemben Csillagászat 3.

Az élet lehetősége a világegyetemben UFO: Unidentified Flying Object – NEM űrhajó! Rengeteg azonosítható (Vénusz, halo-jelenségek, átverés) Maradtak azonosítatlanok, de bizonyíték a földönkívüli eredetre nincs Eredet: hidegháborús hisztéria Híres eset: Roswell – felderítő ballon Csillagászat 3.

Hasznos WWW kapcsolódási lehetőségek http://hubblesite.org/, http://heritage.stsci.edu/ Hubble űrtávcső http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/astropix.html Astronomy Picture of the Day http://sohowww.nascom.nasa.gov/ SOHO napobszervatórium http://science.nasa.gov/RealTime/JTrack/3D/JTrack3D.html Csillagászat 3.