Занятие 19. «Определение возрастов звездных скоплений»

preview_player
Показать описание
Сегодня мы научились использовать диаграмму Герцшпрунга-Рессела звездного скопления для того, чтобы узнать его возраст.

В основе метода определения возраста лежит зависимость времени жизни звезды на главной последовательности от ее массы. Уже из рассмотрения диаграммы Герцшпрунга-Рессела видно различие в заселенности звезд, находящихся в разных ее областях. Больше всего звезд в нижней части главной последовательности. А области ярких голубых звезд, белых карликов и красных гигантов заселены намного меньше. Чтобы понять причину этого, вспомним определение звезды - это горячий газовый шар, состоящий преимущественно из водорода, разогреваемый за счет ядерной энергии и удерживаемый силами тяготения. Дело в том, что на главной последовательности находятся звезды на стадии горения водорода. Эта стадия составляет основную часть времени жизни звезды, но для массивных звезд она короче, так как чем больше масса, тем больше в центральных областях звезды давление и тем выше температура. А значит, реакции термоядерного горения идут интенсивнее и водород в массивных звездах быстрее перерабатывается в гелий. Красные гиганты и сверхгиганты - это звезды на сравнительно короткой стадии горения гелия и более тяжелых ядер в центре. При горении гелия выделяется намного больше энергии, внешние области звезды сильнее прогреваются и раздуваются. А белые карлики – это ядра звезд после сброса ими оболочки, на поверхности которых еще очень малое время идут ядерные реакции, после чего они станут невидимы и уйдут с диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Оценки времени жизни звезд на стадиях эволюции получены теоретически, но наблюдения диаграмм Герцшпрунга Рессела звездных скоплений разных возрастов показывают, что происходящее понимается правильно.

Отсюда должен возникнуть вопрос. Почему же на диаграмме Герцшпрунга-Рессела, которая перед вами, вы видите как области красных гигантов с точкой поворота от главной последовательности в области желтых звезд, масса которых примерно как у Солнца, так и яркие более массивные голубые и белые звезды с массой 10 и более масс Солнца?

Дело в том, что эта диаграмма построена не для одного гравитационно связанного звездного скопления, все звезды которого образовались практически одновременно. Она построена для звезд Солнечной окрестности, которая содержит как старые звезды уже распавшихся звездных скоплений, так и молодые звезды, которые недавно образовались. Другими словами, она содержит звезды нескольких поколений. В каждом из поколений рождаются звезды всех спектральных классов, от О до М и среди красных карликов на этой диаграмме есть как самые первые звезды в галактике, так и очень молодые звезды. Главная последовательность не тонкая, как линия, а имеет заметную ширину. Дело в том, что светимость звезд зависит не только от температуры, но и в меньшей степени, от их химического состава. Различие в содержании химических элементов приводит к уширению главной последовательности.

Домашнее задание

1. Определить возраст звездного скопления Плеяды, используя метод, показанный на занятии.
Рекомендации по теме