Реферат: Змінні і нестаціонарні зорі

1. Цефеїди . Як ви вже знаєте, зміни видимої яскравості в системах алголів спричинені не зміною світності самих' зір, а їх періодично повторюваними затемненнями. Разом з тим у наш час відомі десятки тисяч фізичних змінних зір, у яких реально змі­нюється їхня світність. Причому в одних вона змінюється строго періодично, а в інших — з часто порушуваною періодичністю або навіть безсистемне).

Отже, зміна розміру й температури спричиняє зміну світності зір. Тому для всіх фізичних змінних зір типово, що разом із зміною світності відбуваються ті чи інші зміни в спектрі, тобто в стані їх атмо­сфери.

З періодичних змінних зір особливий інтерес становлять ц е ф е ї д й. Це білі або жов­туваті зорі. Свою назву вони дістали за типовим представ­ником — зорею 6 Цефея. Пе­ріод її змінності 5,37 доби й амплітуда зміни яскравості від 4,6 до 3,7 зоряної величини. Амплітуди зміни яскравості цефсїд становлять не більш як 1,5 зоряної величини при пе­ріодах від десятків хвилин до

кількох десятків діб. Цей період у них багато років незмінний з точністю до часток секунди.

Па малюнку подано зміни яскравості та супровідні зміни температури і променевої швидкості цефеїд.

Із зміною температури дещо змінюється й спектральний клас цефеїд. Причина цього в тому, що цефеїди — пульсуючі зорі. Вони періодично розширюються і стискуються. Стискання зовнішніх шарів спричиняє їх нагрівання.

Цефеїди поділяють на дві групи: короткоперіодичні, інакше зорі типу КК Ліри, з періодами, меншими за 1 добу, і класичні з періодами, більшими за 2 доби. Перші з них гарячіші й мають однакову абсолютну величину М = 0,5.

Класичні цефеїди холодніші й мають незвичайну особли­вість. Це надгіганти, і їхня світність тим вища, чим більший період зорі. Цефеїди, які найповільніше змінюються, найяскраві­ші. При періоді близько 50 діб їхня світність в 10000 раз біль­ша, ніж у Сонця. Встановивши світність цефеїди за періодом змі­ни її яскравості, що легко визначається безпосередніми спостере­женнями навіть у найслабших цефеїд, можна обчислити абсолют­ну зоряну величину М і, порівнявши її з видимою зоряною величи­ною т. визначити відстань до зорі за формулою

LgD = 0,2 (m —М)+1, що випливає з формули (4).

Тому залежність світності від періоду цефеїд надзвичайно важлива для визначення відстаней і розмірів нашої зоряної системи.

Яскраві цефеїди-гіганти нам видно, як маяки Всесвіту, здалеку. По них ми й намічаємо контури нашої зоряної системи.

2. Нові зорі . Назва «нові зорі» збереглася з давніх часів за зорями, які вважалися справді новими. Зібрані колекції фото­графій показали, що так звана нова зоря насправді існувала й ра­ніше, але раптом спалахнула, внаслідок чого її яскравість за короткий час збільшилася в десятки тисяч разів. Після спалаху зоря поступово повернулася до попереднього стану. Амплітуда зміни яскравості нових зір — від 7 до 14 зоряних величин, тобто їх світність може змінюватися в 400000 раз. У максимумі вони бувають від —6 до —9 абсолютних зоряних величин. Можливо, що в нових зір спалахи повторюються з проміжками в тисячі років. Яскраві нові зорі, які в максимумі досягали першої зоряної вели­чини, спостерігалися рідко, наприклад у 1901, 1918, 1925 рр.

Через несподіваність таких спалахів нові зорі відкривають випадково, їх відкривають переважно любителі астрономії, іноді школярі. Для цього треба частіше оглядати сузір'я поблизу Молочного Шляху. Але не сплутайте планету з новою зорею!

Спалах нової зорі відбувається звичайно за кілька днів — катастрофічна, а повернення до попередньої світності триває роками й супроводиться коливаннями яскравості (мал. 78).

Зміни в спектрі нової зорі показали: яскравість зорі збільшу­ється тому, що роздувається фотосфера — зростає її поверхня. У момент максимуму світності діаметр нової зорі більший з-а діа­метр земної орбіти. У момент найбільшої яскравості із зорі зри­вається зовнішній шар і з швидкістю близько 1000 км/с, розширю­ючись, рине в простір.

Як нові спалахують лише деякі дуже гарячі зорі помірних світностей, причому всі нові зорі, очевидно, є подвійними, отже, нашому Сонцю спалах не загрожує.

3. Наднові зорі . Деякі особливі зорі, невидимі раніше, не­сподівано спалахують і згасають подібно до нових зір.

Проте в максимумі світності вони бувають у тисячі разів яскравішими, ніж нові зорі, їх називають надновими зорями. Швидкість ви­кидання газів з них також у багато разів більша, ніж у звичайних нових зір.

Внаслідок колосальної світності, яка в максимумі перевищує в десятки тисяч разів світність найяскравіших звичайних зір, ми бачимо наднові зорі на величезних відстанях від нас, в інших зоряних системах (мал. 79). Для оцінки цих відстаней вимірюють яскравість наднових зір. Спалахи наднових зір відбуваються надзвичайно рідко — у середньому один спалах за кілька десяти­літь або століть у системі, де налічуються мільярди зір.

Ще до винайдення телескопа в нашій зоряній системі спостері­галося кілька зір, які безсумнівно були надновими. На місці, де одна з них спалахнула в 1054 р. в сузір'ї Тельця, знаходиться особлива, слабкосвітна туманність, названа Крабоподібною (мал. 80). Вона містить іонізований газ у вигляді прожилок, які прони­зують її основну аморфну масу. Порівнявши фотографії різних років, з'ясували, що туманність розширюється зі швидкістю « 1 000 км/с, її розширення почалося з моменту спалаху над­нової зорі. Газ, що утворив туманність, вона викинула під час спалаху. Пізніше виявилось, що Крабоподібна туманність — одне з найпотужніших джерел радіовипромінювання. Воно спричинене тим, що магнітне поле туманності гальмує породжені під час ви­буху зорі електрони, які рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Таке радіовипромінювання електронів у магніт­ному полі називається нетепловим, або синхротронним. Крабоподібна туманність виявилася також одним з найпотужні­ших космічних джерел рентгенівських променів.

На місці спалахів інших «близьких» наднових зір також вияв­лено туманності, що випромінюють радіохвилі й розширюються.

Спалахи наднових зір — найграндіозніші й найрідкісніші з катаст­роф, що відбуваються з небесними тілами.

Вивчення всіх змінних і нових зір дуже важливе для розумін­ня природи та еволюції зір взагалі, бо змінні й особливо нові зорі перебувають на поворотних етапах свого розвитку. Крім того, зміни в цих зір легко спостерігати, а в звичайних зір — ні, бо їхні зміни надто повільні.