Astrofyzika VI. Hvězdokupy a asociace Vladimír Štefl Ústav teoretické fyziky a astrofyziky m45Plejády.jpg Astrofyzika VII. Vladimír Štefl Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Dvojhvězdy Hvězdokupy a asociace Dvojhvězdy přibližně 50 % hvězd z okolí Slunce je složkami dvojhvězd a vícenásobných systémů, do vzdálenosti 5 pc od nás bylo nalezeno 26 jednotlivých hvězd 15 složených soustav s celkovým počtem 34 hvězd – nemusí být reprezentativní vzorek Galaxie dvojhvězdy jsou velmi cenné pro získávání údajů, za určitých okolností lze přesně stanovit absolutní charakteristiky hvězd, hmotnost, poloměr, paralaxu, vzdálenost složek složky dvojhvězdy obíhají kolem společného hmotného středu dle Keplerových zákonů podle způsobu pozorování lze rozdělit dvojhvězdy vizuální dvojhvězdy, jejíž složky jsou pozorovatelné odděleně, nebo interferometrem, popř. jedna složka se projevuje gravitačními účinky na druhou složku (astrometrické dvojhvězdy) Dvojhvězdy Vizuální dvojhvězdy Obě složky lze rozlišit, je-li jejich úhlová vzdálenost větší než limitní rozlišovací schopnost dalekohledu (v důsledku mihotání obrazu, způsobeného fluktuacemi indexu lomu, pohybem vrstev atmosféry Země, atd.., je téměř vždy ), vyjma Mauna Kea - Havaj, HST – mimo atmosféru Země z pozorovací řady lze získat parametry průmětu eliptické trajektorie složek na světovou sféru, obecně elipsa lze změřit úhlovou velikost velké poloosy a“ relativní trajektorie složek, velikost, velikost poloos trajektorie složek vzhledem k hmotnému středu systému, platí + = a“ měřitelnou veličinou je doba oběhu T , platí velikost lineární poloosy je a = a“ . r , r je vzdálenost dvojhvězdy, Dvojhvězdy - Kruger 60 Dvojhvězdy Sírius A a Sírius B - fyzická dvojhvězda v desetiletém intervalu Siriusvhodny.jpg Mizar a Alcor mizar-alcor-sextuple-model_st_edited-1.jpg Mizar je optická dvojhvězda, průvodce Alcor, systém Mizaru tvořen párem spektroskopických dvojhvězd Mizar a Alcor mizar-alcor-sextuple-model_st_edited-1.jpg Mizar je optická dvojhvězda, průvodce Alcor, systém Mizaru tvořen párem spektroskopických dvojhvězd Dvojhvězda Mizar, Alcor gifspectralbinaries.jpg Spektroskopické dvojhvězdy Projevují se dopplerovským posuvem čar ve spektrech nebo překrytím dvou různých spekter obou složek. Velmi důležité z astrofyzikálního hlediska, často se jedná o těsné dvojhvězdy. Oběžné doby jsou několik dnů, hodin. Přibližně 20 – 30 % všech pozorovaných hvězd jsou spektroskopické. Posuv ukazuje velikost oběžné rychlosti v kde i je sklon dráhy oběžné roviny. Z výsledku pozorování, změny radiální rychlosti, se sestrojují křivky radiálních rychlostí systému. radiální rychlosti.png radiálnírychlost.jpg Spektroskopické dvojhvězdy specbinary.jpg Spektroskopické dvojhvězdy Spektroskopické dvojhvězdy Paradox Síria SiriusBinary_147x123 Co je podivné na dvojhvězdě Sirius A a B? Sírius A – 2 MS - hvězda hlavní posloupnosti Sírius B – 1 MS - b.t. závěrečné stadium vývoje sirius-z Paradox Algola algol-wide algol2_small algolmov Algol – démon pouště 3,6 MS – hvězda HP 0,8 MS – podobr Těsné dvojhvězdy Těsné dvojhvězdy soustava Algola: 3,6 MS, B 8 , 0,8 MS , K 0 T = 2,857 dne Těsné dvojhvězdy Rocheův model, Lagrangeovy body Lagrangeovy body Těsné dvojhvězdy Těsné dvojhvězdy Lagrangeův bod L2 Lagrangeovy body Webbův kosmický dalekohled Těsné dvojhvězdy Vlastní pohyb Barnardova hvězda – největší vlastní pohyb 10,34“ Vlastní pohyb Barnardova hvězda, změna polohy za 11 měsíců Barnard2005.gif Vlastní pohyb Radiální a tangenciální složka rychlosti Hvězdné soustavy hybridní hvězdokupy Hybridní hvězdokupa radiální migrace ? Hybridní hvězdokupa NGC_6791.jpg Hvězdné soustavy - hvězdokupy m45_20020111 hvězdokupy – nositeli tajemství vývoje hvězd a Galaxie vývoj gravitačně vázaných soustav struktura a dynamika Galaxie souvislost stáří a polohy radiální migrace Hvězdokupa - Plejády stáří - 100 milionů roků Otevřené hvězdokupy mají nepravidelný tvar a nepříliš výraznou koncentraci, jejich lineární rozměr činí 1 – 10 pc, obsahují stovky až tisíc hvězd, jsou soustředěny u galaktické roviny, tím více, čím jsou mladší (čím více je ve hvězdokupě hvězd raných spektrálních typů), mladé hvězdokupy obsahují hvězdy typů O - B, nacházejí se ve spirálních ramenech Galaxie, mezihvězdný plyn a prach se pozoruje zejména v mladých hvězdokupách, postupně dochází k pozvolnému rozpadu – vypařování hvězdokup, hvězdy získají únikovou rychlost, stáří dosahuje 10 8 – 109 roků, zvláštním typem jsou tzv. hvězdokupy pohybové, skupiny hvězd se pohybují stejným směrem a stejnou rychlostí, některé otevřené hvězdokupy jako např. Plejády či Hyády jsou současně pohybovými, platí vztah 800px-Hyades.jpg Haydespohyb.gif Otevřené hvězdokupy byk.jpg souhvězdí Býka Plejády Plejády2.jpg 800px-Hyades.jpg Hyády Otevřené hvězdokupy Hyády, Plejády a Mars af6a-05_72 Úhlové velikosti hvězd – 0,05“ svazek fotonů pouze několik mm u planet několik desítek “, svazek fotonů činí řádově desítky cm, proto planetární disk Otevřené hvězdokupy M 46, M 47 v souhvězdí Lodní záď m46m47_hetlage_c59 M 46 stáří 300 mil. roků popředí plan. mlhovina M 47 stáří 80 mil. roků Souhrnný H-R diagram otevřených hvězdokup open_ages.gif Hvězdokupy, viriálová věta Otevřené hvězdokupy, viriálová věta Odhadněte hmotnost hvězdokupy Plejády z viriálové věty, za předpokladu že její průměr činí asi 2,5 pc a střední rychlost hvězd dosahuje 2 km/s vzhledem ke hmotnému středu hvězdokupy. viriálová hmotnost, vyšší než určovaná jiným metodami poměr M/L Dynamický vývoj hvězdokup Dynamický vývoj hvězdokup relaxační čas Otevřené hvězdokupy 1200px-Hyády.jpg M29a.jpg NGC 6913 Kulová hvězdokupa M 30 Hvězdokupy v blízkosti středu Galaxie starclusters mladá hustá hvězdokupa Arches (oblouky), 25 pc od černé díry Kulové hvězdokupy v směru do středu Galaxie glob_cent.jpg dist_glob.gif Kulové hvězdokupy 1200px-47tuc_hvězdokupy.jpg jsou sféricky symetrické objekty obsahující desetitisíce až miliony hvězd, mají v průměru 20 – 100 pc, jejich hustota je velmi vysoká v centrálních oblastech nelze rozlišit jednotlivé hvězdy, jsou velmi stabilní, doba existence deset miliard roků, přísluší galaktickému halu, vytvářejí kulový podsystém v Galaxii, jsou tvořeny starými hvězdami galaktické II populace, nejjasnějšími hvězdami – červenými obry, jejich vzdálenost určujeme pomocí cefeid RR Lyrae, jde o nejvzdálenější objekty v Galaxii, vznikly v prvotní fázi vývoje Galaxie, počet 140 - 200 Rozložení kulových hvězdokup Kulové hvězdokupy Kulová hvězdokupa M13 m13_kitahara_big r = 8 kpc D = 46 pc φ = 17´ t = 12 miliard roků přes 10 5 hvězd v Herkulovi Arecibo 1974 signál Kulová hvězdokupa M13 v různých spektrálních oborech m13x m13jw m13nvss m13tmass Kulová hvězdokupa M 3 m3flwo r = 10,4 kpc přes 55 000 hvězd φ = 16´ modří tuláci - opozdilci RR Lyrae > HST views Core of the Globular Cluster tuc47 GROUND modří tuláci –opozdilci počet 43 splynutí hvězd, zachyceny hvězdokupou 9835w.gif H – R diagram kulové hvězdokupy M 55 m55cmdlbl Bílí trpaslíci v kulové hvězdokupě whitedwarf_hst_big Kulová hvězdokupa Omega Centauri Globular_Cluster_Omega_Centauri_Looks_.jpg Kulová hvězdokupa Omega Centauri Pohyb hvězd v kulové hvězdokupě Černá díra o střední hmotnosti v kulové hvězdokupě fig1medblackhole m15_hstheritage_big1 Černá díra o střední hmotnosti disperze rychlostí, profil jasnosti → černá díra - 103 MS Hvězdné asociace jde o skupiny fyzikálně souvisejících hvězd, s některými společnými vlastnostmi. Hvězdy v nich vznikly v krátkém časovém rozmezí, prošly společným vývojem, jsou soustředěny v poměrně malé oblasti prostoru. Jsou nepříliš výrazná seskupení hvězd jistého typu, jejichž prostorová hustota je vyšší než hustota stejného typu hvězd v okolí asociace. Relativně malá hustota má ze následek velmi rychlý rozpad asociace (působením vnějších gravitačních sil), který netrvá déle než roků. Pozorované asociace jsou tudíž velmi mladé útvary. Dělíme je na asociace typu O - B, obsahující mladé hvězdy sp. typu O až B2, v Galaxii řádově stovky Asociace typu T Tauri, s nepravidelnými eruptivními hvězdami, s náhlými změnami jasnosti až několik magnitud, sp. typy F – M, řádově několik tisíc těchto asociací, celkový počet asociací je řádově až miliony… Hvězdné asociace Variable_T Tauri.jpg NGC 1555.jpg Hvězdné asociace O – B Stabilita hvězdných soustav a jejich vývoj Rozložení v Galaxii