DiagramH-R. - układ okresowy gwiazd. a niezależnie udoskonalony przez. Jak widać (lepiej na rys. 2, gdzie mamy prawdziwe dane dla kilku

Podobne dokumenty
Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

Skala jasności w astronomii. Krzysztof Kamiński

Teoria ewolucji gwiazd (najpiękniejsza z teorii) dr Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Misja kosmiczna Gaia odkrywa swoją pierwszą supernową

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Informacje podstawowe

ASTRONOMIA Klasa Ia Rok szkolny 2012/2013

LX Olimpiada Astronomiczna 2016/2017 Zadania z zawodów III stopnia. S= L 4π r L

Odległość mierzy się zerami

Mierzenie odległości we Wszechświecie Cefeidy

Nasza Galaktyka

GRAWITACJA I ELEMENTY ASTRONOMII

Andrzej M. Sołtan (CAMK) Olimpiada Astronomiczna Warszawa, 8 XI / 23

Zderzenie galaktyki Andromedy z Drogą Mleczną

Jak w Toruniu zaobserwowano najbliższe zjawisko mikrosoczewkowania grawitacyjnego

TEMAT: Gwiaździste niebo.

Elementy astronomii w nauczaniu przyrody. dr Krzysztof Rochowicz Zakład Dydaktyki Fizyki UMK 2011

Pożegnania. Mapa nieba, miedzioryt, XIX w.

Nauka, inżynieria i innowacyjność

Analiza spektralna widma gwiezdnego

Jowisz i jego księŝyce

Tytuł projektu: Niebo bez tajemnic CZĘŚĆ I INFORMACJE O WNIOSKODAWCY

Przekształcanie wykresów.

Kalendarz PKO 13planszowy-fotki.indd :45

Podziałka liniowa czy logarytmiczna?

Październikowe tajemnice skrywane w blasku Słońca

BIULETYN SEKCJI OBSERWACJI SŁOŃCA PTMA

Jaki jest Wszechświat?

Spełnienie wymagań poziomu oznacza, że uczeń ponadto:

Projekt instalacji astronomicznych w miejscach publicznych Krakowa

12.1 Słońce. Ogromna moc promieniowania Słońca to skutek zarówno ogromnych rozmiarów, jak i wysokiej temperatury powierzchni.

Kolorowy Wszechświat część I

W poszukiwaniu nowej Ziemi. Andrzej Udalski Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego

Wszechświat w mojej kieszeni. Wszechświat mgławic. Grażyna Stasińska. Nr. 1. Obserwatorium paryskie ES 001

Wstęp do astrofizyki I

Konkurs Astronomiczny Astrolabium III Edycja 25 marca 2015 roku Klasy I III Liceum Ogólnokształcącego Test Konkursowy

Astronomia w mojej szkole

Ćwiczenie 1 Wyznaczanie prawidłowej orientacji zdjęcia słonecznej fotosfery, wykonanego teleskopem TAD Gloria.

Ewolucja pod gwiazdami

O ZNAJDOWANIU I DEFINIOWANIU GROMAD GALAKTYK

Zapisy podstawy programowej Uczeń: 2. 1) wyjaśnia cechy budowy i określa położenie różnych ciał niebieskich we Wszechświecie;

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI

1. Obserwacje nieba 2. Gwiazdozbiór na północnej strefie niebieskiej 3. Gwiazdozbiór na południowej strefie niebieskiej 4. Ruch gwiazd 5.

Astronomia na egzaminie maturalnym. Część 2

Cairns (Australia): Szerokość: 16º 55' " Długość: 145º 46' " Sapporo (Japonia): Szerokość: 43º 3' " Długość: 141º 21' 15.

Plan Pracy Sekcji Astronomicznej w 2012/13 roku Cel główny: Poznajemy świat galaktyk jako podstawowego zbiorowiska gwiazd we Wszechświecie.

Dodatek B - Histogram

Rozciągłe obiekty astronomiczne

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

Grawitacja + Astronomia

Galaktyki i Gwiazdozbiory

Analiza danych. 7 th International Olympiad on Astronomy & Astrophysics 27 July 5 August 2013, Volos Greece. Zadanie 1.

Astronomiczny elementarz

Ekosfery. Gimnazjum Klasy I III Doświadczenie konkursowe nr 5

Wszechświat: spis inwentarza. Typy obiektów Rozmieszczenie w przestrzeni Symetrie

BEZPIECZNE OBSERWACJE SŁOŃCA

Prezentacja. Układ Słoneczny

Wycieczka po Załęczańskim Niebie

Wstęp do astrofizyki I

Galaktyka. Rysunek: Pas Drogi Mlecznej

LIV Olimpiada Astronomiczna 2010 / 2011 Zawody III stopnia

Budowa Galaktyki. Materia rozproszona Rozkład przestrzenny materii Krzywa rotacji i ramiona spiralne

KONKURS ASTRONOMICZNY

Opis założonych osiągnięć ucznia Fizyka zakres podstawowy:

WPROWADZENIE DO GWIAZD ZMIENNYCH. Tadeusz Smela

Szczegółowe wymagania edukacyjne z fizyki do nowej podstawy programowej.

PROGRAM WYKŁADÓW TORUOSKIEGO ZLOTU MIŁOŚNIKÓW ASTRONOMII sierpnia Barbarka k. Torunia

ĆWICZENIE 1 WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ZA POMOCĄ SPEKTROSKOPU

Ewolucja w układach podwójnych

Badania Amerykanie prowadzą. została w satelicie Sputnik 2. w NASA (Narodowej Agencji. Amerykańscy naukowcy. kosmicznej.

Lutowe niebo. Wszechświat Kopernika, De revolutinibus, 1566 r.

I etap ewolucji :od ciągu głównego do olbrzyma

Mały Astro-FUN 3.0. Odbiorcy: 5 przedszkoli publicznych z każdego od 3 do 6 grup dzieci w wieku 5, 6 lat,

XXXIX OLIMPIADA GEOGRAFICZNA Zawody III stopnia pisemne podejście 2

Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła

Sejsmologia gwiazd. Andrzej Pigulski Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

VIII POWIATOWY KONKURS ASTRONOMICZNY COPERNICUS REGULAMIN

Uniwersytet Mikołaja Kopernika Toruń 6 XII 2013 W POSZUKIWANIU ŚLADÓW NASZYCH PRAPOCZĄTKÓW

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

1. Opis okna podstawowego programu TPrezenter.

Życie rodzi się gdy gwiazdy umierają

Kontrola wiadomości Grawitacja i elementy astronomii

Odległości Do Gwiazd

EDUWAŻKA - sposób na pokazanie dzieciom jak matematyka opisuje zjawiska i prawa przyrody. Edutronika Sp. z o.o.

Cykle życia gwiazd. Fotometria gromad gwiazdowych z wykorzystaniem programu SalsaJ. Autorzy: Daniel Duggan & Sarah Roberts Redakcja: Dawid Basak

Układ Słoneczny Pytania:

Rodzaje wykresów i zasady ich budowy

Wstęp do astrofizyki I

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

DOBRY START Czeladzka Akademia Naukowa.

Gwiazdy - podstawowe wiadomości

Seanse multimedialne w planetarium

Wędrówki między układami współrzędnych

PROJEKT KOSMOLOGIA PROJEKT KOSMOLOGIA. Aleksander Gendarz Mateusz Łukasik Paweł Stolorz

Synteza jądrowa (fuzja) FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

V1309 SCORPII: Tragiczny koniec układu podwójnego i narodziny nowej gwiazdy

Wszechświat na wyciągnięcie ręki

ZASTOSOWANIA KOGNITYWISTYKI

Transkrypt:

DiagramH-R - układ okresowy gwiazd j\rzysztof Rochowicz Wśród studentów astronomii krąży dowcip, w którym egzaminowany żak na pytanie: "Co jest na osiach diagramu H-R?" obrusza się i śmiało odpowiada: "Jak to co? H i R!" W rzeczywistości to nazwiska pierwszych twórców - Hertzsprunga i Russella - dały mu to określenie Czy jednak nie powinniśmy nazywać go diagramem Rosenberga? Dlaczego od stu lat pozostaje najsłynniejszym diagramem w astronomii i co rzeczywiście znajduje się na jego osiach? Dlaczego nazywany bywa układem okresowym Kosmosu lub kluczem do zrozumienia ewolucji gwiazd? W mrowiu gwiazd Na całym niebie (północnym i południowym) gołym okiem można dostrzec około 6 tys gwiazd Wystarczy niewielka lornetka czy luneta i liczba ta rośnie kilkukrotnie Jest też rzeczą powszechnie wiadomą, że są gwiazdy karły i gwiazdy olbrzymy Białe, ż ółte i czerwone Sto tysięcy razy jaśniejsze od Słońca Ale i sto tysięcy razy słabsze Nie każda jednak kombinacjajasności z temperaturą (czyli barwą) występuje w Kosmosie Na rys l znajduje się aktualny i nieco uproszczony przegląd gwiezdnej menażerii Diagram ten po raz pierwszy został stworzony przez duńskiego astronoma Ejnara Hertzsprunga, a niezależnie udoskonalony przez amerykańskiego astronoma Henry'ego Norrisa Russella Na jego osiach odnajdziemy: temperaturę powierzchni gwiazdy (uwaga: nie w skali liniowej, a w dodatku rosnącą w lewo!) lub jej miarę (typ widmowy albo tzw wskaź nik barwy) oraz jasność (tu skala jest logarytmiczna) - nie tę obserwowaną z Ziemi, ale odniesioną do umownej jednakowej odległości, tzw jasno ść absolutną albo moc promieniowania wyrażoną w stosunku do mocy naszego Słońca (przyjętej jako jednostka) Jak widać (lepiej na rys 2, gdzie mamy prawdziwe dane dla kilku tysięcy obiektów), zdecydowana większoś ć gwiazd tworzy pas biegnący z lewego górnego rogu wykresu do prawego dolnego, nazwany ciągiem głównym (do którego należy takż e nasze Słońce) W symbolicznym opisie jest to jedna z tzw klas jasnoś ci gwiazd, oznaczana rzymską piątką (V) Takich klas wyróż niono siedem Rys 1 Schematyczny wspó/czesny diagram H-R - na osi poziomej typ widmowy (m1ara temperatury) lub tzw wskainik barwy (tet oczywiście powiązany z temperaturą powierzchni), na pionowej- jasność (absolutna, czyli odpowiadająca całkowitej mocy promieniowania) względem Słońca Gwiazdy układają się wzdłut kilku ciągów oznaczonych rzymskimi cyframi tród/o: Wikimedia Commons 19

ll:~llllllillillll fiu f' J'"j astronomia dla każdego Rys 2 Diagram H-R uzyskany współcześnie na podstawie obserwacji kilku tysięcy gwiazd tródlo: Wikimedia Commons Oprócz ciągu głównego stosunkowo liczne są jeszcze olbrzymy (III) i białe karły (VII) Klasa jasności podawana jest jako uzupełnienie typu widmowego gwiazdy, co pozwala uniknąć niejednoznaczności - przykładowo obiekt typu widmowego G2 (jak nasze Słońce) może być zarówno olbrzymem (i świecić np 100 razy jaśniej od naszej dziennej gwiazdy), jak i białym karłem (świecącym około 10 000 razy słabiej) Przy tej samej temperaturze widmo będzie w zasadzie identyczne, tzn pojawi się ten sam zestaw linii różniących się jedynie "grubością" (ze względu na różnice ciśnienia w warstwach, w których one powstają) Naturalnie działa to i w drugą stronę: wygląd linii widmowych (to, czy są one wąskie, czy szerokie) pozwala stwierdzić, czy mamy do czynienia z olbrzymem, czy też z karłem (to podstawa wyznaczania odległości obiektów na podstawie tzw paralaksy spektroskopowej) A skąd wzięły się tajemnicze literki: O, B, A, F, G, Ki M oznaczające sekwencję typów widmowych? 20

astronomia dla każdego Fot 1 Harwardzkie komputery" około 1890 roku Blisko środka stoi Williamina Flaming Fot 2 Harem" Pickeringa 13 maja 1913 roku przed wejściem do obserwatorium Unitródlo: Wikimedia Common s wersylatu Harvarda W gronie pań otaczających dyrektora min Annie Jump Cannon tró<jio: Wikimedia Commons To też ciekawa historia sprzed około 100 lat, po której niezwykłą pamiątkę znajdziemy w Polsce,Harwardzkie komputery" albo,harem" Pickeringa Edward Charles Pickering w latach 1877-1919 był dyrektorem obserwatorium na Uniwersytecie Harvarda Skrupulatnie dzieląc fundusze obserwatorium, wpadł na pomysł zatrudnienia taniej, ale rzetelnej i pracowitej siły roboczej (jaką stanowiły wówczas kobiety) do analizy danych (zdjęć) astronomicznych Te "harwardzkie komputery" (jak je później nazwano) wykonały gigantyczną pracę u podstaw współczesnej astrofizyki Warto wspomnieć Henriette Swan Leavitt, która min odkrywała i katalogowała gwiazdy zmienne w Obłoku Magellana W okresie 1912-1913 zauważyła też wiele zależności związanych z cefeidami, w tym relację między okresem cefeidy a jej jasnością absolutną, co okazało się niezwykle ważne dla wyznaczania odległości we Wszechświecie Pierwsza wersja katalogu HD (od imienia i nazwiska Henry'ego Drapera, fundatora teleskopu przeznaczonego do fotografowania widm gwiazd) pojawiła się już w 1890 roku i obejmowała przeszło 10 tys gwiazd sklasyfikowanych głównie przez Williaminę Fleming (wcześniej służącą w domu Pickeringa) literami alfabetu w kolejności od A do Q - więcej szczegółów dotyczących pierwszych klasyfikacji oraz najnowszych trendów w tej "kosmicznej daktyloskopii" można znaleźć w jednym z wcześniejszych artykułów autora [1] Ten schemat klasyfikacji został zmodyfikowany min przez Annie Jump Cannon, która na pracę klasyfikacyjną (prawie ćwierć miliona gwiazd, a trzeba pamiętać, że ich widma były maleńkimi kreseczkami na kilkudziesięciu tysiącach szklanych płyt fotograficznych!) poświęciła prawie trzy dekady swojego życia To jej zawdzięczamy ostateczną kolejność typów widmowych gwiazd: od O do M Jeśli ktoś ma problem z zapamiętaniem porządku tych literowych oznaczeń, pomocne może być zdanie: Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me! Więcej mnemotechnicznych zabaw astronomicznych można znaleźć na stronie: http:/ /wwwastronomia pl/astrozarty/?id= 2 Wspomniany teleskop Drapera, którym wykonano kilkadziesiąt tysięcy szklanych klisz z widmami gwiazd, można dziś obejrzeć w Piwnicach koło Torunia Po II wojnie światowej został on bowiem przekazany przez Uniwersytet Harvarda nowo powstającemu obserwatorium astronomicznemu Uniwersytetu Mikołaja Kopernika Pierwszy diagram: temperatura -jasność Wróćmy jednak do historii samego diagramu H-R Najprawdopodobniej w roku 1908 Ejnar Hertzsprung (wówczas jeszcze w zasadzie astronom amator, z wykształcenia chemik) wykonał roboczą wersję wykresu ilustrującego zależność jasności od tzw efektywnej długości fali, która w pewien sposób odpowiadała barwie (warto wspomnieć, że wykres ten miał odwrotnie przyjęte oznaczenia osi) [2] Zanimjednak tego typu wykresy opublikował (w roku 1911 dla gwiazd w gromadach otwartych Hiad i Plejad), w druku ukazała się praca Relacja między jasnością a typem widmowym gwiazd w Plejadach [3] autorstwa Hansa Rosenberga, astronoma z obserwatorium w Getyndze, powstała zapewne z inspiracji, a może nawet na zamówienie Hertzsprunga Niemniej według dzisiejszych standardów to Rosenberga uznalibyśmy za autora pierwszego diagramu I mielibyśmy diagram R, nie H- R Co ciekawe, przez wiele lat mieliśmy diagram R, ale był to diagram Russella (pod tą nazwą upowszechnił się początkowo w literaturze anglojęzycznej ) 21

astronomia dla każdego Tymczasem, nie mając świadomości, nad czym pracują astronomowie w Europie, w roku 1913 amerykański astronom Henry Norris Russell niezależnie doszedł do tych samych wniosków na podstawie innych obserwacji gwiazd [ 4] Opublikował min wykres przedstawiony na rys 3 Ostatecznie pod koniec lat 40 na łamach "Astrophysical J ournal" zadecydowano o przyjęciu w dalszych publikacjach formy: diagram Hertzsprunga-Russella Dopiero w tym czasie na dobre zdano sobie sprawę z jego znaczenia i można było pokusić się o właściwą interpretację na podstawie świeżo opracowanej teorii gwiezdnej nukleosyntezy Wiemy już, że nowo powstające gwiazdy zajmują na ciągu głównym miejsce zależne od swojej masy: najokazalsze lokują się w lewym górnym rogu, mniej masywne zaś kierują się w prawy dolny róg Spędzają w tym miejscu zdecydowaną większość swojego życia (i dlatego jest ich tu najwięcej), a potem stopniowo "dryfują" w kierunku gałęzi olbrzymów (zwykle w prawo) To, ile czasu spędzą na ciągu głównym, również zależy od masy: dla gwiazd kilkadziesiąt razy masywniejszych od Słońca cały cykl życia zamyka się w czasie rzędu kilku milionów lat, Słońce spędzi na ciągu głównym lub w jego okolicy około 10 mld lat, gwiazdy mniej masywne jeszcze więcej Jest to doskonały sposób na sprawdzenie, w jakim wieku są poszczególne gromady gwiazd: ich słońca rozpoczynały swe życie praktycznie w tym samym momencie, wystarczy więc rzut oka na diagram H-R, by określić, gdzie znajduje się tzw punkt odejścia (czyli najbardziej w górę i w lewo wysunięta część ich ciągu głównego), aby oszacować wiek gromady (rys 4) Wykres H- R grupuje więc gwiazdy znajdujące się na tym samym etapie ewolucji Jest też podsumowaniem w skondensowanej formie naszej wiedzy o ży- ciu gwiazd Współczesne badania umożliwiają jego rozbudowanie, zwłaszcza w prawej dolnej części, dla słabych obiektów [1] Ponadto wielkie nadzieje w uściśleniu diagramu wiąże się z misją sondy kosmicznej Gaia, umieszczonej na docelowej orbicie na początku 2014 roku Celem sondy będzie przede wszystkim sporządzenie najdokładniejszej trójwymiarowej mapy Drogi Mlecznej Wykonane zostaną pomiary astrometryczne i fotometryczne około miliarda gwiazd w naszej Galaktyce i niektórych obiektów pozagalaktycznych Misja ma trwać S lat, ale opracowanie wszystkich danych zajmie zapewne więcej czasu Po 100 latach od pierwszych publikacji prace nad diagramem H-R nadal trwają dr Krzysztof Rochowicz Zakład Dydaktyki Fizyki, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu o ~ ' t o o r\ ~ '\ """ 1"\ \ t K ~ ~ t "t L~ ''\ :"'- ~ '\ ~ Rys 3 Na pierwszym diagramie opublikowanym w 1914 roku w Natura przez Russella dominuje ciąg główny (zaznaczony jako pas w poprzek wykresu), jest tylko kilka olbrzymów i jeden biały karzeł tródlo: Wikimedia Commons Rys 4 Schematyczny diagram H-R dla kilkunastu gromad otwarlych gwiazd Polotenie (w praktyce wysokość - zgodnre ze skalą po prawej stronie) punktu, w kiói}'m ich ciąg główny,odgina się' od teoretycznego, jest miarą wieku ttódlo: Australia Te/esrope Outreach and Education LITERATURA [l] Rochowicz K, Kosmiczna daktyloskopia, czyli o klasyfikacji widmowej gwiazd,,delta" 2005, nr 12, s 1-3 [2] Pasachoff JM, The H-R diagram's loo'h anniversary, "Sky and Telescope" 2014, No 6, s 32-37 [3] Ondra L, The jirst Hertzsprung-Russell diagram, internet: http://www leosondracz/ en/first-hr-diagram/ [dostęp: 191120 14] [4) Crosswen K, Układ okresowy kosmosu,,świat Nauki" 2011, nr 8, s 32-37