Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Європейський університет

Кафедра фізики

Реферат на тему:

“Наднові”

Виконав:

Студент 011 групи

Бізнес-коледжу

Шевцов Ярослав Миколайович

Перевірив

Старший викладач

Фізики та астрономії

Музиченко В. І.

Київ - 2017



Зміст

Вступ

Наднова

Історія спостерігань наднових

Навколоземна наднова

Типи наднових

Еволюція зорі

Хімічна єволюція всесвіту

Еволюція залишку наднової

Приклади залишків наднових

Висновок

Література

Додатки



Вступ

У цій роботі ми розглянемо основні питання та проблеми космічних об'єктів - наднових. Наднові - зорі, які збільшують світність у мільярди разів та вивчалися ще здавна, навіть у Китаї, тисячі років до нашої ери. Найбільш відома - SN 1054, яку відкрив у 1731р. Джон Бевіс , але тільки у ХХ-ХХІ столітті ми можемо вивчати наднові більш детальніше - вимірювати приблизну масу, визначати відстань, світимість тощо. Дослідження стверджують, що завдяки спалаху наднової 4, 5 млрд. років сформувалася наша Сонячна система. Завдяки спалахам наднових відбувається різноманіття хімічних елементів, утворення сонячних систем. Але після спалахів наднових можуть утворитися найнебезпечніші об'єкти у всесвіті - чорні діри, якщо маса перевищує 20 сонячних. Звісно, можуть утворитися нейтронні зорі, коли маса перевищує 8 сонячних мас. Після спалаху наднової утворюється хх залишок, який зі швидкістю приблизно 1% від швидкості світла віддаляється від точки спалаху, ці залишки утворюють туманності - хмари газу та пилу. Залишки бувають плеріони (до 1000-1500 років) та оболонкові (більше 1500 років), відрізняються вони наявністю пульсара, в плеріонного залишку - він наявний, а у оболонковому залишку - відсутній. При послабленні пульсару плеріонні залишки з часом перетворюються на оболонкові.



Наднові зорі

Наднова - це зоря, що раптово збільшує свою світність у мільярди раз (на 20 зоряних величин), а іноді й більше. У максимумі спалаху наднова випромінює стільки ж світла, скільки його випромінюють мільярди зір разом. Це найяскравіші з відомих зір, їх світність порівняна зі світністю цілої галактики, а іноді навіть перевищує її. Поява наднової в іншій галактиці демонструє всю грандіозність цього явища, адже її блиск у максимумі стає порівнянним з яскравістю всієї зоряної системи, де вона спалахнула, а то й перевершує її.

Наднова 1885 р. у галактиці МЗ1 лише в 4 рази поступалася світловим потоком материнській галактиці . А наднова у галактиці NGC525З приблизно у 1З разів перевершувала загальну її світність.

Наднові позначаються таким чином

1. Літери SN(SuperNova)

2. Рік відкриття

3. Порядковий номер наднової у цьому році

Назву для таких зір «наднова» запропонували американські астрономи Ф. Цвіккі та У. Бааде ( 19З4 р. ). Загальна кількість енергії, яку зоря висвічує під час спалаху, порядку - 10⁴⁴ Дж.

Під час вибуху наднова скидає свою оболонку. Наднова в далекій галактиці яка далі розширюється зі швидкістю від 5000 до 20000 км/с і через деякий час спостерігаєтьсяу вигляді туманності специфічної форми . Найвиразнішою серед них є знаменита Крабоподібна туманність у сузір'ї Тельця . Вона розширюється зі швидкістю біля 1200 км/с і є одним із найпотужніших джерел радіовипромінювання у нашій Галактиці. Загалом у Галактиці виявлено понад 100 залишків спалахів наднових. У видимій частині нашої Галактики явище наднової трапляється один раз на 200-300 років.

Історія спостерігань наднових

Наднові настільки яскраві, що їх можно спостерігати у небі, але на жаль вони з'являються дуже рідко.

Найдавніша наднова, це - SN 185. Записи були про неї були зроблені китайськими астрономами у 185р. н. е.

Найяскравіша наднова SN 1006 була детально описана китайськими і арабськими астрономами.

Найвідоміша наднова SN 1054, спостерігалась протягом 23 днів, яка утворила Крабоподібну туманність.

Наднова SN 1572 - спостерігав Тихо Браге в сузір'ї Кассіопея.

Наднова SN 1604 - спостерігав Йоганн Кеплер в сузір'ї Змієносця.

Наднова SN 1885 - перша наднова досліджуванна за межами нашої галактики.

Наднова SN 1987A - найближча до нас наднова(168тис. світлових років).

Наднова SN 2014J - розташована в сузір'ї Велика Ведмедиця, друга найближча до Землі наднова(приблизно 11. 5 млн світлових років).

У ХХ столітті були розроблені успішні моделі для кожного типу наднових і розуміння їх ролі в процесі зореутворення. У 1941р. американськими астрономами Рудольфом Минковським і Фріцем Цвіккі була розроблена схема класифікації наднових зірок. Зараз наднові дають дуже важливу інформацію про космічні відстані. Найвіддаленіші наднові виявилися слабкішими, ніж очікувалось, що розширення всесвіту прискорюється.

Навколоземна наднова

Навколоземна наднова - вибух достатньо близький до Землі (близько 100 світлових років), для впливу на атмосферу.

Наслідки

Перетворення молекулярного азоту на оксиди, що призведе до потрапляння радіації на поверхню планети.

Вибух наднової 4, 5 мільярдів років тому допоміг сформуватися нашій Сонячній системі. А за допомогою важких елементів утворилось життя на Землі.

Вважається, що наднова типу Ia потенційно є найбільш небезпечною, якщо вибухне достатньо близько від Землі. Існує ймовірність, що така наднова вибухне несподівано у погано вивченій зоряній системі поруч із Землею. Найближчим кандидатом є ІК Пегаса. Але, коли ІК Пегаса вибухне, її швидкість відносно Сонячної системи віднесе її на безпечну відстань.

Дослідження

Астрономи Іллінойського університету в Урбана-Шампейна 1996 року висунули теорію, що свідчення і вплив минулих наднових на Землі можна побачити у вигляді ізотопів металів у пластах гірських порід. Надлшиок ізотопу заліза-60 було знайдено у глибоководних скелях Тихого океану дослідниками Мюнхенського технічного університету. Атоми цього ізотопу заліза були знайдені у верхній корі, які датуються останніми 13 млн. років. Для існування сьогодні такої кількості ізотопу заліза-60, наднова мала вибухнути в останні 5 млн. років, або дуже близько до Землі.

Типи Наднових

Основні відмінності полягають у спектрі випромінювання і залежності потужності випромінювання від часу.

наднова випромінювання еволюція



Типи наднових визначаються за їх спектрами:

І Немає водороду під час вибуху(спостерігають у всіх галактиках) 1) I-a(Спостерігається іонізований кремній, залізо) 2) I-b(Спостерігається неіонізований гелій, кисень, магній) 3) I-c(Спостерігається слабкі або відсутні лінії гелію)	ІІ Має водород під час вибуху(спостерігають лише в спіральних галактиках) 1) II-P(На кривій блиску спостерігається плато) 2) II-L(Зоряна величина спадає з часом) 3) II-N(Спектральні лінії вузькі)

Криві блиску

I Криві блиску першого типу схожі між собою. Дві-три доби йде швидкий зріст, після цього 30 діб значне падіння. Абсолютна зоряна величина дорівнює: I-a MB= -19. 5m I-b MB= -18m I-c MB= -18m	II Криві блиску другого типу різноманітні. Можуть залишатися на максимальні світимості більше 100 діб. Абсолютна зоряна величина дорівнює: II-P MB = -18m II-L MB = -17m II-N MB = -17m

Еволюція зорі

Після спалювання більшої частини водню, можливі різні сценарії подальшої еволюції зорі, що залежать від її маси:

Якщо маса зорі менша половини маси Сонця, подальші ядерні реакції у ній не відбуваються, і вона поступово згасає.

Якщо маса зорі на головній послідовності більша половини, але менша трьох мас Сонця, то невдовзі після залишення головної послідовності у ній розпочинається потрійна гелієва реакція, в якій гелій перетворюється на карбон. Невдовзі після того зоря перетворюється на білий карлик.

У зорях із масою 3-8 мас Сонця у ядрі відбуваються подальші ядерні реакції з утворенням важчих елементів (аж до феруму).

Після утворення в зорі залізного ядра подальші ядерні реакції не призводять до виділення енергії. Якщо маса ядра в цей час перевищує 1. 4 маси сонця, нейтрони становляться стабільними частинками, електрони поєднуються з протонами. Густина речовини в ядрі майже дорівнює густині атомного ядра. Унаслідок різкого стиснення ядра зовнішні шари зорі падають на ядро -- відбувається гравітаційний колапс, який супроводжується спалахом наднової. Зовнішні шари під дією тиску викидаються у навколишній простір.

Можуть утворюватися два нових типа зірок:

Якщо маса перевищує 8 сонячних мас, ядро перетворюється на нейтронну зорю.

Якщо маса перевищує 20 сонячних мас, ядро перетворюється на чорну діру.

Процес нейтронізації

³He+e^- >³H+v_e

⁴He+e^- >³H+n+v_e

⁵⁶Fe+e^- >⁵⁶Mn+v_e

Хімічна єволюція всесвіту

Основний постачальник різноманіття хімічних елементів - наднові.

I. Майже усі елементи тяжчі за He, до Fe, є результатом термоядерного синтезу всередині зорі.

II. Усі елементи важчі за Bi, є результатом r-процеса.

III. Походження інших елементів, є результатами інших процесів

r-процес

Суть r-процесу полягає в швидкому захопленні n⁰. Необхідна густина нейтронів p 10¹¹ м^-3. Такі умови можна досягти:

1. Ударна хвиля, яка проходить по гелієвим та неоновим слоям зорі, викликає реакцію:

²²Ne + ⁴He > ²⁵Mg + ¹n

2. Центральній частині масивної зірки, яка знаходиться у стадії предсверхнової:

⁵⁶Fe + ? > 13⁴He + 4¹n

v-процес

Суть процесу полягає у нуклеосинтезу, взаємодії нейтрино з атомними ядрами. Утворюються ⁷Li, ¹¹B, ¹⁹F, ¹³⁸La, ¹⁸⁰Ta.

p-процес

Суть процесу полягає у захопленні p⁺ та e⁺ протонів та позитронів.

Утворюються ¹¹¹Sn, ¹¹²Sn, ¹¹⁵Sn.

Еволюція залишків наднової

1. Вільне розширення викинутої речовини, поки маса поглиненої ударною хвилею міжзоряної речовини не перевищить масу викинутої зоряної речовини

2. Уповільнення ударної хвилі, утворення внутрішньої ударної хвилі, яка досягає центру залишку. Зіткнення ударних хвиль розжаренного газу супроводжується потужним рентгенівським випромінюванням.

3. Формування тонкої та щільної зовнішньої оболонки навколо гарячої внутрішньої порожнини та охолодження оболонки.

4. Охолодження внутрішньої порожнини залишку. Щільна оболонка продовжує розширюватися. Залишок наднової виразно “видно” в діапазоні випромінювання атомів нейтрального водню.

5. Злиття з навколишнім середовищем. Швидкість розширення оболонки сповільнюється до швидкостей у навколишньому просторі, речовина залишку зливається з міжзоряною речовиною.

Залишки поділяють на 2 типи

Оболонкові Пізні залишки(>1500) Пульсар відсутній Яскравість зображення зростає від центру до периферії	Плеріоні Ранні залишки (1000-1500 років) Наявний пульсар Яскравість зображення зростає до центру

У процессі послаблення пульсара плеріонні залишки перетворюються на оболонкові, усі старі залишки мають оболонковий тип.



Висновок

Завдяки мережі інтернет, підручників та викладачів є можливість знайти велику кількість цікавої та корисної інформації. Отже:

? Наднові-великі та маленькі зірки, які закінчують своє існування

? Перехідний етап до наймасивніших об'єктів у всесвіті(Чорні діри) або найгустіших об'єктів(Нейтронні зорі)

? Наднові створюють величезний вклад у різноманітність хімічних елементів

? Після вибуху залишають після себе міжзоряну речовину

? При вибуху збільшую свою світність у мільярди разів, іноді світліше за галактику

? Виділяють дуже велику кількість гамма-випромінювання

? Залишки рухаються з величезною швидкістю(1-5% швидкості світла)



Література

1. Климишин, Крячко - Астрономія, 11 клас

2. Цветков Д. Ю “Сверхновые звёзды”

3. Ишханов Б. C. , Капитонов И. М. , Тутынь И. А. “Нуклеосинтез во Вселенной” -- М. , 1998.

4. Maoz D. , Mannucci F. , Nelemans G. Observational Clues to the Progenitors of Type Ia Supernovae

5. Астрономія 11 кл. Пришляк М. П.

6. Левин А. “Популярная Механика”



Додатки

Графік кривої блиску

Гравітаційний колапс



Еволюція зорей

Приклади залишків наднових:

1. Крабоподібна туманність



2. Нейтронна зоря

3. Чорна діра

Размещено на Allbest. ru