Astrofyzika III. Určování vzdáleností, Pogsonova rovnice, H-R diagram, vznik hvězd Vladimír Štefl Ústav teoretické fyziky a astrofyziky PICARD Cassini Giovanni Domenico Cassini 1625-1712 Jean Richer 1630-1696 sluneční paralaxa září - 1672 stanovení AU - 138,5 mil. km! Určování vzdálenosti Země - Slunce Určování vzdálenosti Země - Slunce AU pM 25“…0,38 au pS 10“… 1 au pM 2,5krát větší pS Určování vzdálenosti Země - Slunce HALLEY1 VENUSE Edmond Halley 1656 - 17421742) Halleyova metoda stanovení sluneční paralaxy $ {\frac{{{AB}}}{c}=\frac{d-e}{e}=\frac{3}{7}}$ vzdálenost ZS…d vzdálenost VS…e posuv chord v dílech slunečního průměru, při znalosti úhlových rozměrů Slunce nalezneme d - ZS Přechod Venuše po přechodu bogine001 bogine003 aV /aZ = 0,7 aV /(aZ – aV) = 7/3 Přechod Venuše přes Slunce bogine004 A, B na Zemi 3 000 km na disku Slunce polohy a, b vzdálené 3 000 x 7/3 = 7 000 km úhel AVB = úhel aVb Velikost hledaného úhlu? úhel aVb = 7 000/108 000 000 = 0,000 07 rad = 14“ , tedy ¼ velikosti kotoučku Venuše na disku Slunce, neboť kotouček Venuše na disku Slunce má při úhlovém průměru Venuše 12 000 /45 000 000 = 0,000 27 rad = 56“ měření obtížné, ale realizovatelné Určování vzdáleností - úhloměrný způsob Roční paralaxa Určování vzdáleností - úhloměrný způsob Metoda roční paralaxy Rys_6 γ = (α1+α2) /2 Určování vzdáleností - úhloměrný způsob Určování vzdáleností - úhloměrný způsob Astrometrické určování vzdáleností v současnosti astrometrická družice Hipparcos - HIgh Precision PARallax COlleting Satellite 1989-1993, zpracování údajů Pogsonova rovnice Škála hvězdných velikostí původní Hipparchovo intuitivní rozdělení jasností hvězd Pogsonova rovnice Hvězdné velikosti Pogson odvodil vztah pro vizuální obor spektra, platí zcela obecně Pogsonova rovnice Pogson odvodil vztah pro vizuální obor spektra, platí zcela obecně Pogsonova rovnice pozorovaná hvězdná velikost m - závisí na vzdálenosti kosmického tělesa (např. hvězdy), proto pro srovnání byla zavedena absolutní hvězdná velikost M - taková hvězdná velikost, kterou by kosmické těleso mělo, jestliže ho umístíme do vzdálenosti 10 pc Pogsonova rovnice - výpočet Pogsonova rovnice Modul vzdálenosti Astronomické a fyzikální fotometrické veličiny Určování zářivého výkonu hvězd Pozorované hvězdné velikosti Pozorované hvězdné velikosti apparent-magnitude.jpg Fotometrický systém UBV UBV systém U … 360 nm ultrafialová B … 440 nm modrá V … 540 nm vizuální bolometrická korekce BC rozdíl bolometrické a vizuální hvězdné velikosti BC = Mbol - Mv Přehled metod určování vzdáleností Určování vzdáleností – novy přenos hmoty v těsných dvojhvězdách Maastransfer1.jpg jedna složka červený obr, druhá složka bílý trpaslík, přenos hmoty Novy Určování vzdáleností - novy jde o staré hvězdy, složky těsné dvojhvězdy, výrazné zjasnění objektu až o 4 - 5 mag, ukládání plynu na povrch bílého trpaslíka, nárůst tlaku a teploty, zapálení termonukleárních reakcí, vodík -helium, produkce energie, exploze plynné atmosféry Určování vzdáleností - novy Novy • Odvržená obálka je větší než u planetárních mlhovin – 30 MZ, charakter hoření je explozivní, rychlost až 3000 km.s-1 GK Per Cyg 1992 Určování vzdáleností - cefeidy, Hubbleův zákon cefeidy - pulsující hvězdy, měnící svůj poloměr a jasnost Určování vzdáleností – identifikace cefeid v M 31 Určování vzdáleností - cefeidy, družice Hipparcos Supernovy Ia •těsná dvojhvězda: normální hvězda + bílý trpaslík (uhlíko-kyslíkový). •přetékající plyn se prostřednictvím akrečního disku ukládá na trpaslíka, při překročení hmotnosti 1,4 Ms - Chandrasekharovy meze dochází ke gravitačnímu kolapsu. • •exploduje celý bílý trpaslík 10 9 LS. • •Vexp = 25 00 km.s-1, neexistence vodíkových čar. Určování vzdáleností - supernovy Ia Spirální galaxie se supernovou ngc3184 Určování vzdáleností galaxií Edwin Powell Hubble 1889 - 1953 v = H . r HUBBLE~12 hubble Hubbleův - Lemaitrův zákon Hubbleův - Lemaitrův zákon gal_spectra Spektrální paralaxa hvězd podle intenzity vybraných spektrálních čar - rozlišení obrů a hvězd HP, poloha hvězdy – vzdálenost Určování vzdáleností - přehled metod Určování vzdáleností - přehled metod H H Jaké je interpretace jednotlivých oblastí ? H - R diagram H - R diagram Ejnar Hertzsprung 1873 - 1967, r. 1905 tabulka Henry Norris Russell 1877 - 1957 , r. 1913 diagram, publikace 1914 H - R diagram, výběrové efekty Jednotlivé oblasti – hlavní posloupnost, obři, veleobři, bílí trpaslíci, Galaxie statistika: 10 mil. hvězd HP, 1 mil. bílých trpaslíků, 1 tisíc obrů, 1 veleobr H - R diagram výběrové efekty - hvězdy s větším zářivým výkonem lze pozorovat na větší vzdálenosti H - R diagram - stavový, určuje stav hvězd H - R diagram H - R diagram H-R diagram, závislost L - Tef H - R diagram Odhalování Odhalování vývoje hvězd, souvislost jednotlivých oblastí hrgenericsml Stromgren schwarzschild russell B. Strömgren 1908 - 1987 M. Schwarzschild 1912 - 1997 H. N. Russell 1877 - 1957 G. Gamow 1904 - 1968 gamow_ge H - R diagram vývojový pro Slunce H - R diagram - vývojový Vývoj na hlavní posloupnosti, posloupnost nulového stáří Vznik hvězd Vznik hvězd molekulární vodíkový plyn v souhvězdí Štíra Vznik hvězd Vznik hvězd v Orlí mlhovině Vznik hvězd v současnosti Vznik hvězd v současnosti Vznik hvězd Vznik hvězd, kaskádní fragmentace mračna Vznik hvězd, příchod na HP Emisní mlhoviJena Rozeta rosettey H II, 10 000 K, 11 000 MS O4 45 000 K r = 1,1 kpc d= 20 pc , D = 1o (10 6 – 10 7) částic v m3 James Jeans 1877 – 1946 co způsobuje vznik hvězd? Gravitační síly + příznivé (fyzikální) podmínky Jeansova délka RJ ~ (T/ρ) 1/2 305jeans Vznik hvězd Jeansovo kritérium Jeansovo kritérium V. V. pro gravitační smršťování musí platit Vznik hvězd, Jeansovo kritérium nastartování procesu smršťování nastane a)Molekulové mračno se setkává s expandující oblastí horkého ionizovaného vodíku b) b)Exploze blízké supernovy – rázová vlna c) c)Průchod mračna hustotní vlnou ve spirální struktuře galaxie d) d)Nepružná srážka galaxií e) Vznik spirální struktury u galaxií, spirální hustotní vlny - vznik hvězd F15-05 M51sm malá hustota plynu Gas compression in density wave nové hvězdy se starými 71674647625F21 vznik nových hvězd Srážky galaxií arp271_gemini_2048.jpg srážkagal1.jpg srážkagalaxií2.jpg Molekulové mračno