Στοιχεία Αστρονομίας και Διαστημικής - Βιβλίο Μαθητή
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ Ο ΓΑΛΑΞΙΑΣ Επιστροφή στην αρχική σελίδα του μαθήματος
ΟΙ ΑΣΤΕΡΕΣ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.5 ΑΣΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ένα αστρικό σύστημα αποτελείται από δύο ή περισσότερους αστέρες που συνδέονται μεταξύ τους με δυνάμεις βαρύτητας. Τέτοια συστήματα είναι οι διπλοί αστέρες και τα αστρικά σμήνη.

Οι διπλοί αστέρες με γυμνό μάτι ή με ένα μικρό τηλεσκόπιο φαίνονται σαν ένας αστέρας. Με μεγαλύτερο τηλεσκόπιο είναι δυνατό να διακρίνουμε και τους δύο αστέρες του συστήματος.

Ένας διπλός αστέρας μπορεί να είναι ένα καθαρά γεωμετρικό φαινόμενο, που οφείλεται στο ότι οι διευθύνσεις παρατήρησης των δύο αστέρων από τη Γη τυχαίνει να σχηματίζουν πάρα πολύ μικρή γωνία μεταξύ τους. Τότε οι δύο αστέρες προβάλλονται ο ένας πολύ κοντά στον άλλο πάνω στην ουράνια σφαίρα. Έτσι μας δημιουργείται η ψευδαίσθηση ότι η απόστασή τους είναι πολύ μικρή, ενώ στην πραγματικότητα είναι πολύ μεγάλη. Λέμε τότε ότι πρόκειται για ένα οπτικό ζεύγος, μία περίπτωση χωρίς ιδιαίτερη φυσική σημασία.

Αντίθετα, τα φυσικά ζεύγη αποτελούν ένα σύστημα δύο αστέρων που συνδέονται με αμοιβαίες ελκτικές δυνάμεις και υπακούουν

στους νόμους της Μηχανικής.

Μπορούμε επίσης να έχουμε τρεις, τέσσερις ή και περισσότερους αστέρες που αποτελούν σύστημα.

Υπάρχουν συστήματα που αποτελούνται από μερικές εκατοντάδες μέχρι και εκατομμύρια αστέρες. Αυτά γενικά ονομάζονται αστρικά σμήνη, τα οποία στο δικό μας τουλάχιστον Γαλαξία διακρίνονται σε ανοιχτά και σε σφαιρωτά, ανάλογα με τα φυσικά τους χαρακτηριστικά.

Τα ανοιχτά σμήνη είναι χαλαρές συγκεντρώσεις αστέρων με ακανόνιστο σχήμα και ο αριθμός των αστέρων κυμαίνεται από 100-2.000 περίπου. Τα σφαιρωτά σμήνη, αντίθετα, είναι πυκνές συγκεντρώσεις αστέρων που παρουσιάζουν σφαιρική συμμετρία και περιλαμβάνουν εκατοντάδες χιλιάδες μέλη. Η συγκέντρωση των αστέρων στα σφαιρωτά σμήνη είναι τόσο μεγάλη, ώστε το κέντρο τους φαίνεται συμπαγές.

Τα σμήνη διαλύονται σταδιακά, λόγω των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με το υπόλοιπο μέρος του γαλαξία που τα περιβάλλει.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η μελέτη σμηνών που ανήκουν σε άλλους γαλαξίες. Με τη σύγκριση των χαρακτηριστικών, όπου βέβαια αυτό είναι δυνατό, βγαίνουν πολύ σημαντικά συμπεράσματα για τον τρόπο δημιουργίας των ίδιων των γαλαξιών και για τη διαδικασία της εξέλιξης τους.

Τα πιο γνωστά ανοιχτά σμήνη είναι οι Πλειάδες (Πούλια) και οι Υάδες. Από τα σφαιρωτά αναφέρουμε τα σμήνη του Ηρακλή και του Κενταύρου.

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ
  • Τα συμπλέγματα των αστέρων που παρατηρούνται στον ουρανό σχηματίζουν συγκεκριμένα σχήματα που δημιουργούνται με τη βοήθεια της φαντασίας μας και ονομάζονται αστερισμοί.
  • Η φωτεινότητα ενός αστέρα είναι η συνολική ενέργεια που εκπέμπει στη μονάδα του χρόνου. Το απόλυτο μέγεθος ενός αστέρα είναι το μέτρο της ενέργειας που φτάνει στη Γη, αν αυτός τοποθετηθεί σε απόσταση 10 pc. Άλλα φυσικά χαρακτηριστικά των αστέρων είναι η επιφανειακή τους θερμοκρασία, το χρώμα και το φάσμα τους.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ
  • Σύμφωνα με τη μορφή του φάσματος της ακτινοβολίας τους, οι αστέρες κατατάσσονται σε διάφορους φασματικούς τύπους.
  • Το διάγραμμα της αστρικής λαμπρότητας σε σχέση με τους φασματικούς τύπους (ή τη θερμοκρασία) ονομάζεται διάγραμμα H-R και είναι αυτό που έβαλε τα θεμέλια στη σύγχρονη Αστροφυσική. Στο διάγραμμα αυτό εντοπίζουμε τέσσερις περιοχές συγκέντρωσης αστέρων, την Κύρια Ακολουθία, την περιοχή των γιγάντων, των υπεργιγάντων και των λευκών νάνων. Το 90% των αστέρων ανήκει στην Κύρια Ακολουθία.
  • Ένας αστέρας γεννιέται από τη βαρυτική κατάρρευση μεσοαστρικών νεφών. Όταν στο εσωτερικό των αστέρων αρχίσουν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις, τότε αρχίζει η εξέλιξη τους. Με τον όρο εξέλιξη εννοούμε τις μεταβολές στις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στον πυρήνα του αστέρα, που έχουν ως αποτέλεσμα την αλλαγή των φυσικών του χαρακτηριστικών. Καθώς εξελίσσεται ο αστέρας, αλλάζει σταδιακά θέση πάνω στο διάγραμμα H-R.
  • Στα τελευταία στάδια της ζωής του ένας αστέρας, ανάλογα με τη μάζα του, μετατρέπεται σε μικρό χρονικό διάστημα και με εκρηκτικό τρόπο σε λευκό νάνο, σε αστέρα νετρονίων ή σε μελανή οπή.
  • Μία πολύ σημαντική κατηγορία αστέρων είναι οι μεταβλητοί, οι οποίοι υφίστανται περιοδικές ή εκρηκτικές μεταβολές στα φυσικά τους χαρακτηριστικά. Στους εκρηκτικούς μεταβλητούς ανήκουν οι καινοφανείς και οι υπερκαινοφανείς αστέρες.
  • Πολλοί αστέρες σχηματίζουν ομάδες που αλληλεπιδρούν βαρυτικά. Τέτοιες ομάδες είναι τα αστρικά σμήνη, που διακρίνονται σε ανοικτά και σε σφαιρωτά. Η μελέτη των σμηνών παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, γιατί προκύπτουν σημαντικά συμπεράσματα για τον τρόπο δημιουργίας των γαλαξιών.
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ
  1. Ποια σχέση υπάρχει μεταξύ της ακτίνας, της θερμοκρασίας και της λαμπρότητας των αστέρων;
  2. Τι ονομάζεται φαινόμενο και τι απόλυτο μέγεθος ενός αστέρα. Ποια σχέση υπάρχει μεταξύ τους;
  3. Σχεδιάστε το διάγραμμα H-R, τοποθετώντας

τις κατηγορίες αστέρων που υπάρχουν σ' αυτό.

4. Σε τι διαφέρουν τα χαρακτηριστικά των διάφορων ομάδων αστέρων στο διάγραμμα H-R;

5. Υπάρχει περίπτωση ο Ήλιος να καταλήξει σε μαύρη τρύπα;

6. Σημειώστε την πορεία εξέλιξης του Ηλίου μας στο διάγραμμα H-R.

7. Πώς επιτυγχάνεται η ισορροπία (ευστάθεια) ενός αστέρα στο μεγαλύτερο τμήμα της ζωής του;

8. Ένας αστέρας βρίσκεται σε απόσταση 32.6 ε.φ. και το φαινόμενο μέγεθος του είναι 7,5. Ποιο είναι το απόλυτο μέγεθος του αστέρα;


ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ

1. Το Νεφέλωμα του Καρκίνου

  • Εξετάστε τις 2 φωτογραφίες του Νεφελώματος του Καρκίνου. Η πρώτη πάρθηκε το 1942, και η
εικόναεικόνα

Σχήμα 5.29: Η πρώτη φωτογραφία πάρθηκε το 1942 και η δεύτερη το 1976

ΟΙ ΑΣΤΕΡΕΣ

δεύτερη το 1976. Εντοπίστε κάποια νήματα ή συμπυκνώσεις που έχουν μετακινηθεί προς τα έξω.

  • Με ακρίβεια χιλιοστού μετρήστε πόσο μετακινήθηκαν τα νήματα αυτά στο χρόνο που μεσολάβησε.
  • Πόσο απέχουν αυτά από το κέντρο του Νεφελώματος;
  • Υπολογίστε πόσα χρόνια χρειάστηκαν για να μετακινηθούν από τη θέση της έκρηξης του υπερκαινοφανούς στη θέση που βλέπουμε.
  • Τι υπόθεση κάνατε;
  • Σύμφωνα με τα δεδομένα σας, ποια χρονολογία συνέβη αυτό;

 

Μέτρηση των αποστάσεων στις δυο φωτογραφίες

Για να υπολογίσετε τη γωνιακή απόσταση του νήματος από το κέντρο, πρέπει πρώτα να υπολογίσετε την κλίμακα της φωτογραφίας, δηλαδή πόσα δευτερόλεπτα τόξου αντιστοιχούν σε 1 mm πάνω στη φωτογραφική πλάκα. Αυτό μπορεί να γίνει μετρώντας την απόσταση δύο αστέρων γνωστής γωνιακής απόστασης, όπως δίνονται από τον πίνακα.

Αστέρες Γωνιακή απόσταση
σε δευτερόλεπτα μοίρας
ΑΒ 351
AC 689
AD 500
BC 596
BD 576

  • Ποια είναι η κλίμακα της φωτογραφίας;
  • Ποια είναι η απόσταση του νήματος από το κέντρο της έκρηξης;

2. Το διάγραμμα H-R

  • Με βάση τα δεδομένα του πίνακα, τοποθετήστε τους αστέρες στο παρακάτω διάγραμμα H-R και βρείτε σε ποια κατηγορία ανήκουν.

Αστέρας Φωτεινότητα σε ηλιακές μονάδες Επιφανειακή θερμοκρασία (Κ)
Ήλιος 1,0 5.800
Μπετελγκέζ 20.000 3.000
Αλντεμπαράν 200 4.700
Σείριος Β 0,002 20.000
εικόνα