levelező hallgatóknak

Az előadások a következő témára: "levelező hallgatóknak"— Előadás másolata:

1 levelező hallgatóknak
Csillagászat Fizika tanár szakos levelező hallgatóknak 2004/2005 II.f.é. 4. előadás (2005. ápr. 30.)

2

3 A Naprendszeren túl: csillagok, tejútrendszerek
Csillagászat 4.

4 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 4.

5 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 4.

6 Csillagképek 2. Csillagászat 4.

7 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 4.

8 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 – (r parszekben) A bolometrikus abszolút magnitúdó kifejezhető a luminozitással (sugárzási összteljesítmény) is. Mbol = 0 megfelel L0 = 3,0 x W -nak Csillagászat 4.

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

10 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 4.

11 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 4.

12 A Herzsprung – Russell diagram (HRD)
Csillagászat 4.

13 A fősorozat Csillagászat 4.

14 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 4.

15 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 4.

16 Csillagfejlődés Kialakulás Csillagászat 4.

17 Csillagfejlődés Kialakulás Csillagászat 4.

18 Csillagfejlődés Kialakulás ideje Csillagászat 4.

19 Csillagfejlődés Érett kor, fősorozat Csillagászat 4.

20 Öregedés – kistömegű csillag
Csillagfejlődés Öregedés – kistömegű csillag Csillagászat 4.

21 Öregedés – Vörös óriáscsillag (Betelgeuze)
Csillagfejlődés Öregedés – Vörös óriáscsillag (Betelgeuze) Csillagászat 4.

22 Öregedés – kistömegű csillag – bolygószerű ködfolt
Csillagfejlődés Öregedés – kistömegű csillag – bolygószerű ködfolt Csillagászat 4.

23 Öregedés – nagytömegű csillag
Csillagfejlődés Öregedés – nagytömegű csillag Csillagászat 4.

24 Öregedés – nagytömegű csillag robbanás előtt
Csillagfejlődés Öregedés – nagytömegű csillag robbanás előtt Csillagászat 4.

25 Öregedés – fehér törpe kettős rendszerben robbanás előtt
Csillagfejlődés Öregedés – fehér törpe kettős rendszerben robbanás előtt Csillagászat 4.

26 Halál – nagytömegű csillag robbanása
Csillagfejlődés Halál – nagytömegű csillag robbanása Csillagászat 4.

27 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 4.

28 Csillagfejlődés végállapotai
Neutroncsillag, pulzár Csillagászat 4.

29 Csillagfejlődés végállapotai
Fekete lyuk Csillagászat 4.

30 Változócsillagok Nagyon különböző időskálák (milliszekundumtól évszázadokig) Geometriai és fizikai változók Geometria: fedési kettős Csillagászat 4.

31 Változócsillagok fizikai változók: szabályosak – pulzálók: cefeidák, RR Lyrae félszabályosak – Mira szabálytalanok – R CrB eruptívak – nóvák, szupernóvák Kettős és többszörös csillagok Előfordulásuk gyakori Csillagászat 4.

32 Csillaghalmazok 1. Praesepe Nyílt csillaghalmazok:
Kevés csillag, kapcsolatban a csillagközi anyaggal. Fiatal csillagokból állnak, főképp a Galaktika síkjában helyezkednek el, a spirálkarokban. Plejádok Csillagászat 4.

33 Csillaghalmazok 2. Gömbhalmazok:
Sok csillag, csillagközi anyag nélkül. Öreg csillagokból állnak, főképp a Galaktikus halóban helyezkednek el. Erősen koncentrálódnak a központnál. Csillagászat 4.

34 Tejútrendszer (Galaxis)
Csillagászat 4.

35 Tejútrendszer (Galaxis)
Kb 1010 csillagot tartalmaz Szerkezetét csak rádióval lehetett felmérni, mert síkjában (ahol mi is vagyunk) koncentrálódik a por és gáz. Csillagászat 4.

36 Extragalaxisok Csillagászat 4.

37 Extragalaxisok Spirálisak és elliptikusak. A spirálokban sok a gáz és por Hajlamosak halmazokba szerveződni Csillagászat 4.

38 Távoli galaxishalmazok
Gravitációs hatásuk elhejlítja a fénysugarat Csillagászat 4.

39 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 4.

40 Hasznos WWW kapcsolódási lehetőségek
Hubble űrtávcső Astronomy Picture of the Day SOHO napobszervatórium Csillagászat 4.