Astronomija - Drugo Polugodiste (od Zvezda Od Vrsta Galaksija I Mlecnog Puta)

ZVEZDE Zvezde su nastale sakupljanjem materije, koja se kad dostigne dovoljnu gustinu, zagreva do temperature pri kojoj počinju termonuklearne reakcije. Sastoje se uglavnom iz H2 (70%), He (28%) i ostalo čine drugi elementi. Klasifikacija je izvršena, prema izgledu spektra, u spektralne klase. O, B, A, F, G, K, M (većina ima podklase) 90% spada u spektralne klase H-R (Hercšprung – Raselov) dijagram

Predstavlja zavisnost apsolutne zvezdane veličine i temperature. Praktično, ako se uzme da sjaj raste na gore, a temperatura opada sa leva na desno dobiće se karakteristična slika da se najveći broj zvezda nalazi u širokoj traci od gornjeg levog do donjeg desnog ugla, ta traka se naziva glavni niz. Medjutim ima i izuzetaka, zvezde sa visokim temperaturama i malim sjajem - beli patuljci, male su mase, atomi su im jonizovani pa e- i jezgra mogu da se sabiju na manje rastojanje, gustina je približno 109 kg/m3. Na dijagonalno suprotnom delu spektra su zvezde niske temperature i visokog sjaja – crveni džinovi, velikih su dimenzija, radijus im je do nekoliko stotina puta veći od sunčevog, a postoje i superdžinovi čiji radijus može biti i do nekoliko hiljada puta veći od radijusa sunca. Zbog malog broja patuljaka i džinova u odnosu na ukupan broj zvezda, zaključeno je da su to samo prelazne faze u životu zvezde i da veći deo života zvezda provede na glavnom nizu.

1

KRETANJE ZVEZDA Zvezde imaju i sopstvena kretanja u prostoru, sem onog prividnog – usled zemljine rotacije i revolucije, što se može primetiti u dužem vremenskom intervalu. Dokaz je promena izgleda sazveždja (npr. Velikog Medveda). Sopstveno kretanje zvezda se odredjuje za period od jedne godine, pa se zove sopstveno godišnje kretanje. Brzine zvezda su obično manje od 50 km/s, a mogu biti i do 250 km/s. Sunce se kreće brzinom od 20 km/s prema tački koja se zove apeks (ona se nalazi u sazveždju Herkul).

DVOJNE I VIŠESTRUKE ZVEZDE Dvojne zvezde se dele na: 1) vizuelne - obe komponente se mogu odvojeno posmatrati. 2) astrometrijske - može da se posmatra samo glavna zvezda, a oviti postojanje njenog para. 3) spektroskopske - na osnovu periodičnog pomeranja spektralnih linija zaključuje se dvojnost. 4) fotometrijske (zaklanjajuće) - jedna drugu zaklanjaju ili otkrivaju pri čemu se menja ukupan sjaj. Postoje trostruke, višestruke pa čak i šestostruke Dvojne zvezde se najčešće kreću oko zajedničkog težišta, tj. centra mase. Težište je bliže većoj.

ZVEZDANA JATA Mogu biti rasejana i zbijena. Rasejana – sastoje se od nekoliko stotina jezgara, raspadaju se tokom vremena i gravitaciono su otvorena. Stara su od nekoliko hiljada do nekoliko miliona godina. Jata su u glavnom nizu. Najpoznatija jata su Plejade i Hijade. Zbijena (globularna) – sastoje se iz nekoliko stotina hiljada jezgara, gravitaciono s zatvorena. Stara su do 10 milijardi godina. Deo zvezda pripada glavnom nizu, a deo džinovima.

2

PROMENLJIVE ZVEZDE Zvezde se prema promeni sjaja dele na: 1) stacionarne 2) promenljive a prema obliku krive sjaja zvezde se dele na: 1) periodično promenljive (pulsirajuće) 2) nepravilno promenljive Periodično promenljive zvezde imaju pravilne periode (2-40 dana) promene sjaja. Ove zvezde uglavnom nisu na glavnom nizu. Pripadaju džinovima, pa se mogu videti i golim okom. Da bi se objasnila promena sjaja periodično promenljivih zvezda, postavljena je hipoteza o pulsirajućim zvezdama: Zvezda pulsira (manje dimenzije) u ritmu promene sjaja. U toku tog vremena ona menja sjaj, ali i prečnik, temperaturu i spektralnu klasu (džinovska gasovita lopta se periodično menja i splašnjava). Da bi ova hipoteza postala prihvaćena, treba znati uzrok koji dovodi dovodi zvezdu u stanje pulsiranja i mehanizam koji to stanje podržava Nepravilno promenljive zvezde – nove zvezde imaju brzu promenu sjaja (za nekoliko dana sjaj se promeni i do 160 000 puta). Supernove se pojavljuju u proseku jednom za 20-400 godina. Sjaj se poveća da 10 000 000 puta. U ostacima nekih novih superzvezda pronadjeni su izvori radio zračenja koji zrače u kratkim vremenskim intervalima i nazvani su pulsari. Njihovo zračenje potiče od ubrzanog radioaktivnog kretanja zvezde čiji je R oko 10km, a njena magnetna osa se ne poklapa sa osom njene rotacije. Gustina ove zvezde je reda veličine gustine atomskog jezgra 101517 kg/m3 i sastoji se od neutrona, zato se zovu neutronske zvezde. One nastaju pri eksploziji supernove do koje dolazi u površinskim slojevima zvezda, a unutrašnji deo se usled gravitacione sile i implozije pretvara u telo čiji su atomi razoreni, a protoni i neutroni stopljeni u neutron. Zvezda prilikom sažimanja zadržava magnetno polje, ali ono je sabijeno u manjem prostoru, pa je mnogo većeg intenziteta, zato se još zovu magnetne zvezde. Zračenje je usmereno duž ose koja prolazi kroz magnetne polove.

MEDJUZVEZDANA MATERIJA

Medjuzvezdana materija čini 10% ukupne galaktičke mase i gustina je 10-21 kg/m3. Medjuzvezdanu materiju sačinjavaju: 1) medjuzvezdana prašina - čine je čestice prečnika 10-5 metara i mase 10-16 kg. Najviše je ima u ravni Mlečnog puta i na tim česticama se vrsi rasejanje, apsorpcija i polarizacija svetlosti zvezda. Poreklo ovih čestica nije sasvim razjašnjeno, pa se ne zna pouzdano ni njihova priroda. Mogu da nastanu erupcijama i eksplozijama promenljivih zvezda.

3

2) medjuzvezdani gas - najvise ima vodonika, ali i drugih molekula: amonijaka, formaldehida, metilalkohola, vodene pare ... Vodonik se nalazi u jonizovanom i nejonizovanom stanju. Neutralni vodonik emituje zracenje u radio-frenkventom delu spektra (a ne u vidljivom), pa je otkriven tek 1931. 3) kosmičko zračenje - čine relativističke čestice koje mogu imati energije do 10-11 GeV. Nastaje prilikom eksplozije super-novih. Čine ga protoni, He jezgra, relativisticki elektroni, gama zraci, X-zraci ... Srednja kineticka temperatura je 10-100K. Medjuzvezdana materija nije homogeno rasporedjena u prostoru. Najgušća je u blizini galaktičke ravni u oblicima raznih formi koje se nazivaju MAGLINE. Magline mogu biti : 1) difuzne (svetle i tamne), 2) planetarne - Svetle se nalaze u blizini toplih zvezda, pa su gasovi magline jonizovani. One svetle ili zbog jonizovanih gasova ili zbog rasute svetlosti zvezda na česticama prašine. Prosečna gustina je 10-18 kg/m3. Najpoznatija je Velika Orionova Maglina (jedva se vidi golim okom, ali pomocu teleskopa se vidi kao oblak koji okružuje grupu zvezda klase O ). - Tamne se sastoje od medjuzvezdane prašine, pa svoje prisustvo "pokazuju" apsorbujući svetlost zvezda. Izgledaju kao tamne oblasti bez zvezda. Najpoznatija je Konjska glava. - Planetarne imaju oblik eliptične ili kružne pločice ili prstena sa zvezdom u sredini. Posmatrane kroz teleskop liče na planete po čemu su i dobile ime.

EVOLUCIJA ZVEZDA Postoji hipoteza da se zvezda formira iz oblaka medjuzvezdane materije koji počinje da se sažima zbog verovatnih varijacija u gustini. Usled gravitacionog sazimanja formira se protozvezda koja u pocetku ima nisku temperaturu i gustinu, a kasnije počinje da se zagreva i zraci u infracrvenom delu spektra. Tek kada protozvezda u unutrašnjosti dostigne temperaturu od 106 K i gustinu 105 kg/m3 počinju termonuklearne reakcije pri čemu se oslobadja ogromna energija, ona je dovoljna da zaustavi gravitaciono sažimanje i protozvezda emituje elektromagnetne talase koji sadrze i vidljivu svetlost. Tako se nestabilna i nevidljiva protozvezda formira u stabilnu i vidljivu zvezdu koja se nalazi na glavnom nizu R-H dijagrama, gde provode najveci deo svog zivota (sve dok ima nuklearno gorivo u jezgru). Sta ce se sa njom dalje desiti zavisi od njene mase. Moguca su 3 puta njene evolucije: 1) Zvezde malih masa. Zvezda je i dalje stabilna, ali nema dovoljnu temperaturu (108 K) za sagorevanje He .To je beli patuljak koji zrači, ali ne nadoknadjuje energiju pa se hladi. Postaje crveni patuljak, a zatim malo gusto crno telo. Poznato je da belih patuljaka ima nekoliko 100. 2) Zvezde srednjih masa (8-30 masa Sunca). Kada istrose H pocinju da se sažimaju, ali zbog velikih masa rastu gustina i temperatura, pa u omotaču postoji sagorevanje H, a u jezgru He. Zvezda postaje crveni dzin, složene strukture sa razredjenim omotačem i kompaktnim jezgrom. Kada koncentracija He u jezgru padne ispod mogućnosti za dalju sintezu, pocinje brzo gravitacino sažimanje dzina. Jezgro na kraju dostigne gustinu oko 1015 kg/m3. Zvezda postaje stabilna, ali bez izvora energije, pa se hladi. U super-gustoj materiji dolazi do reakcije p+ + n0 + e- = 2n0 + neutrino Tako dolazi do neutralizacije materije i zvezda postaje neutronska (pulsar). Sve promenljive zvezde dzinovi su zvezde u poznim fazama svoje evolucije. Pretpostavlja se da crveni dzin pre nego postane mala neutronska zvezda prolazi kroz nestabilnu fazu koja kod nekih zvezda dovodi do eksplozije, super-nove. Tada se medjuzvezdana materija obogati tezim elementima koji su rezultat termonuklearnih reakcija u novoj zvezdi. Zbog toga starije zvezde sadrže samo H i He, a zvezde drugih

4

generacija sadrže i teže elemente i metale, jer su postale iz medjuzvezdane materije obogacene težim elementima. 3) Zvezde velikih masa (veće od 30 masa Sunca). Kada istroše nuklearno gorivo gravitacija ih vodi u gravitacioni kolaps, pri čemu imaju gustinu 1018 kg/m3 . To su tzv. CRNE RUPE čiji je radijus ( Rš = 2γM/C2) Švarcšildov radijus. Na površini tela koje ima radijus jednak švarcšildov, sila gravitacije postaje beskonačno velika, pa materija ni u obliku zračenja ne može da napusti telo. Spoljašnji posmatrač ne moze da primi nikakve informacije o procesima takvog tela. Sem toga crna rupa bi "gutala" sve što joj se približi na rastojanje 1,5 R. Sunce R=2,96 km i gustina=2*1019 kg/m3 Zemlja R=0,9 cm i gustina=2*10 kg/m3 Kad bi crna rupa bila usamljena, praktično ne bi mogla da se otkrije. Postoji mogućnost posredne indentifikacije, ako je jedna od komponenata crna rupa.

MLEČNI PUT Mlečni put je beličasta nehomogena traka, koji predstavnja projekciju naseg zvezdanog sistema galaksije na nebesku sferu. Ona je vrlo spljoštena i na nebu obrazuje krug čija se centralna linija skoro poklapa sa velikim krugom nebeske sfere i naziva se galaktički ekvator. On sa nebeskim ekvatorom zaklapa ugao oko 63 stepena zbog čega Mlecni put ima razlicite položaje tokom noći i različitim godišnjim dobima. Nasa galaksija je spiralni zvezdani sistem koji se moze prikazati u 2 projekcije: kao SPIRALA i kao dvostruko ispupčeno sočivo. Galaksija rotira oko ose koja je normalna na galaktičku ravan i prolazi kroz njen centar. Različiti delovi galaksije imaju različite brzine rotacije oko galaktičkog centra. Masa galaksije iznosi 1041 kg, a smatra se da je stara oko 12 milijardi godina. Sunce je udaljeno oko 10 000 pc?

VRSTE GALAKSIJA 1) SPIRALNE - sadrze mladje i starije zvezde, zvezdana jata i medjuzvezdanu materiju iz koje se formiraju nove zvezde. 2) ELIPTIČNE - sadrze stare zvezde bez medjuzvezdane materije, imaju razlicitu spljoštenost, ali se na njima ne razlikuje nikakva struktura. 3) NEPRAVILNE - imaju razlicite nekarakteristične oblike, sadrze mlade zvezde i nove medjuzvezdane materije. Najpoznatije su Mali i Veliki Magelanov Oblak. Vide se na juznom nebu i golim okom i one su sateliti nase galaksije. Svaka galaksija sadrzi milijarde zvezda, a rastojanja izmedju galaksija su mnogo veća od njihovih dimenzija. Prema zračenju galaksije se dele na : 1) NORMALNE - koje ne pokazuju promene u zracenju tokom vremena. 99% njihovog zracenja se proizvodi u zvezdama i najveća količina emitovane energije pripada optičkom delu spektra. 2) AKTIVNE - imaju promenljivo zračenje, a neke imaju i jako radioaktivno zračenje netoplotnog porekla, intenzivne emisione linije, koje ukazuju na burne procese u jezgru, pojacano zračenje u ultraljubičastom i infracrvenom delu spektra i umereno izbacivanje materije.

5