November 2006 Juraj Zverko, AsÚ SAV Tatranská Lomnica

HR diagram a vývoj hviezd

Jozef Žižňovský, AsÚ SAV, T. Lomnica Celoslovenský seminár pre učiteľov, Apríl 2010

Hlavné etapy hviezdneho vývoja Vývoj hviezdy v čase je jednoznačne určený jej počiatočnou hmotnosťou.

Oblak medzihviezdnej hmoty Rozptýlený molekulárny plyn

Protohviezda Žiadne jadrové reakcie;

hviezda vyžaruje energiu z gravitačnej kontrakcie

M > 0.08 M☺

Hviezda hlavnej postupnosti Spaľuje vodík na hélium (a ťažšie prvky); je stabilná a pomerne dlho

žijúca

M < 0.08 M☺

Hnedý trpaslík Malé (skoro rozmeru planét) plynné teleso príliš málo hmotné nato, aby

naštartovalo jadrové reakcie

Mpoč < 8 M☺

Červený obor Spaľuje vodík na hélium v obálke okolo jadra; neskôr začne spaľovať hélium na

uhlík a kyslík

Biely trpaslík Malá, slabo žiariaca hviezda z

degenerovanej hmoty (helium, uhlík, kyslík) žiariaca “zo zotrvačnosti” –

žiadne jadrové reakcie

Neutrónová hviezda Extrémne malý, slabo žiariaci,

a mimoriadne hustý pozostatok hviezdy, tvorený degenerovanými neutrónmi

Nadobor Spaľuje postupne ťažšie prvky v

jadre (a ľahšie v horných vrstvách) až kým sa nevyvinie

železné jadro

Mpoč > 8 M☺

Odhodí planetárnu hmlovinu

SUPERNOVA (typu II)

Mpoč > 20(?) M☺ Mpoč < 20(?) M☺

Čierna diera Nekonečne hustá singularita vnútri “vrecka” časopriestoru, izolovaná od zvyšku vesmíru svojou zdrvujúcou gravitáciou

Tesné dvojhviezdy: Supernova typu IA

Prudký rozvoj observačnej astronómie nastal koncom XIX. a začiatkom XX. storočia.

Boli zostavené početné katalógy hviezd obsahujúce nielen ich presné polohy na oblohe, ale aj

spektrálne typy a postupne sa začali merať aj ich vzdialenosti trigonometrickými metódami.

Podrobnosti o určovaní vzdialeností hviezd, o ich spektrách, príp. vývoji sa dajú nájsť v heslách:

http:/www.astro.sk/~zkanuch/apvv/wwwheslar

Neskôr pribudli rôzne farebné fotometrické systémy a začalo byť jasné, že farby (spektrálne typy), teda

teploty hviezd a ich skutočné (nie zdanlivé) jasnosti sú nejakým spôsobom navzájom závislé.

Ľavý obrázok:

Žiarenie absolútne čierneho telesa.

Teploty hviezd určíme pomocou

Wienovho zákona: λmax = 0,29/T

Ak vyjadríme λmax v cm, dostaneme

teplotu hviezdy v stupňoch Kelvina.

Obrázok vpravo:

Reálne spektrá hviezd rôznych

spektrálnych typov (teplôt) a krivky

citlivostí fotometrických filtrov UBV.

Pomocou tzv. farebných indexov (U-B)

a (B-V) sa dá urobiť kvalifikovaný

odhad teploty hviezdy (jej atmosféry)

na +/- 500 K.

Prvý publikovaný H-R diagram, ako ho zostavil

Američan H.N. Russel. Na to, že teplota hviezd

klesá so zmenou ich farby smerom od modrej po

červenú, však už r. 1909 upozornil v neznámom

fotografickom časopise dánsky chemik a amatér

astronóm Ejnar Hertzsprung. Objavil tiež, že

existujú dve rôzne žiariace skupiny u niektorých

rovnako teplých hviezd. (Obri vs. trpaslíci)

V roku 1911 Hertzsprung publikoval prvé farebné

diagramy hviezdokôp Plejády a Hyády.

H-R diagramy jednotlivých hviezdokôp sa dosť

líšili a ich rozdiely pomohli Hertzsprungovi

pochopiť vývojové súvislosti počas života hviezd.

Prispeli k tomu aj nové astrofyzikálne poznatky

o hmotnostiach hviezd. (Viď nasledujúci slide)

H-R diagram v modernejších podobách sa

používa dodnes pri štúdiu vývoja hviezdokôp,

určovania ich veku a vzdialeností, ale aj

jednotlivých hviezd.

H-R diagramy guľovej hviezdokopy M 55 (vľavo) a dvoch otvorených hviezdokôp M 67 a NGC 188 (vpravo).

Hmotnejšie hviezdy sa vyvíjajú rýchlejšie a opustili tzv. hlavnú postupnosť.

PRÍCHOD PROTOHVIEZDY NA HLAVNÚ POSTUPNOSŤ

ZDROJE ŽIARENIA HVIEZDPROTÓN – PROTÓNOVÁ REAKCIA (106,8 – 107,2 K)

Výdatnosť reakcie je vysoká: E = 26,2 MeV (4,2x10-12 J), z 1 kg vodíka sa tak získa 9x1016 W

ZDROJE ŽIARENIA HVIEZD: CNO CYKLUS (107,2 – 107,7 K) Výdatnosť reakcie E = 25,0 MeV (4,0x10-12 J)

VÝVOJOVÉ DIAGRAMY NA A PO OPUSTENÍ HLAVNEJ

POSTUPNOSTI: 1 M

Vývoj Slnka text

Vývoj Slnka schematicky

VÝVOJOVÉ DIAGRAMY NA A PO OPUSTENÍ HLAVNEJ

POSTUPNOSTI: 5 M

VÝVOJOVÉ DIAGRAMY NA A PO OPUSTENÍ HLAVNEJ POSTUPNOSTI

Hviezdy v HRD

MODERNÉ H-R DIAGRAMY: ÉRA DRUŽICE HIPPARCOS

Oblasti zrodu hviezd

Zrážka galaxií

Prachová hmlovina M17 v Galaxii

Mraky prachu a plynu IC1805 v Galaxii

„Hory prachu“ v IR

M16

„Pôrodnica hviezd v hmlovine Orióna

Umierajúca hviezda

Umierajúca hviezda

Supernova „Keplerova hviezda“

v súhvezdí Hadonosa

r. 1604 n.l.

Supernova

„Krabia hmlovina“

v súhvezdí Býka

r. 1054 n.l.