ABSOLVENTSKÁ PRÁCE ZÁKLADNÍ ŠKOLA, ŠKOLNÍ 24, BYSTRÉ 569 92 9.ROČNÍK
Astronomie - hvězdy
Michal Doležal
Školní rok 2011/2012
Prohlašuji, že jsem absolventskou práci vypracoval samostatně a všechny použité zdroje jsem řádně uvedl. Děkuji za pomoc při zpracování tématu panu učiteli Mgr. Michaelu Dvořákovi. 20.5.2012
1
Obsah
1 Obsah ............................................................................................................................................... 1 2 Úvod................................................................................................................................................. 2 3 Vznik Hvězd .................................................................................................................................... 3 3.1 Bílý trpaslík .............................................................................................................................. 3 3.2 Červený trpaslík ....................................................................................................................... 3 3.3 Hnědý trpaslík .......................................................................................................................... 4 3.4 Černý trpaslík .......................................................................................................................... 4 3.5 Neutronové hvězdy ................................................................................................................... 4 3.6 Černá díra ................................................................................................................................. 5 3.7 Supernovy.................................................................................................................................. 5 3.8 Hypernovy................................................................................................................................. 5 4.Zánik hvězdy..................................................................................................................................... 5 5.Souhvězdí.......................................................................................................................................... 6 5.1 Foto:Souhvězdí......................................................................................................................... 7 6 Závěr ................................................................................................................................................. 8 7 Přehledy ............................................................................................................................................ 9 7.1 Přehled obrazových příloh ....................................................................................................... 9 7.2 Použité informační zdroje ........................................................................................................ 9
-1-
2. Úvod
Toto téma jsem si vybral, jelikož vždycky večer když jsem venku a vidím jak svítí hvězdy napadlo mě nejen se na ně koukat ale dozvědět se i něco více. Cílem mé absolventské práce bylo zjistit, jak hvězdy vznikají a co se s nimi děje až doslouží také mým cílem bylo vypracovat i téma o souhvězdí.
-2-
3. Vznik Hvězd Hvězdy vznikají z mezihvězdné látky gravitačním smrštěním. Mají i vlastní gravitaci jež je malý hustý mezihvězdný oblak kulovitého tvaru (Prahvězda). Mezihvězdný povlak je útvar velmi stabilní a rovnoměrně rozložený je tedy třeba nějaký impuls, který by rovnoměrnou hustotu oblaku porušil. Astronomové přišli na několik způsobu jak donutit mračno, aby se rozpadlo na menší chuchvalce o hmotnosti potřebné pro další smršťování. Jeden z možných způsobů souvisí s explozemi supernov. Rozptylující látka z exploze supernovy narazí rychlostí 100 až 1000km/s do mezihvězdného oblaku a způsobí zhuštění hmoty pro další smršťování. Ze zárodečného chuchvalce lze vytvořit i několik hvězd najednou (Hvězdokupy).
3.1 Bílý trpaslík vznikající zhroucením hvězdy o průměrné nebo podprůměrné hmotnosti. Maximální hmotnost bílého trpaslíka je asi 1,4 hmotností Slunce. Bílý trpaslík, který přesáhne tuto hodnotu (známou jako Chandrasekharova mez), obvykle přenosem hmoty ze svého hvězdného průvodce, exploduje jako supernova typu Ia. Pokud se tak nestane, ochladí se za stovky miliard let natolik, že již nebude viditelný a stane se černým trpaslíkem.
3.2 Červený trpaslík je malá a relativně chladná hvězda. Jsou nejpočetnějším typem hvězd ve vesmíru zhruba 75%. Červení trpaslíci mají povrchovou teplotu menší než 3 500 Kelvinů. Vyzařují jen málo světla. Červení trpaslíci nikdy nezažehnou, takže se nemohou stát rudými obry; zvolna se smršťují a zahřívají, dokud nespotřebují všechen vodík.
-3-
3.3 Hnědý trpaslík nevyzařuje světlo a energii, ale má vodivý povrch a jádro. Vyzařuje rádiové a infračervené záření, někdy také viditelné světlo o velmi dlouhé vlnové délce, tj. červené světlo. Je vesmírné těleso, které vznikne buď vychladnutím bílého trpaslíka nebo přímo z protohvězdy, která nemá dostatečnou hmotnost, aby v ní mohly probíhat veškeré termonukleární reakce. Hnědý trpaslík, který vznikne z protohvězdy, se považuje za přechod mezi planetou a hvězdou. Rozdílem mezi hvězdou a hnědým trpaslíkem je teplota. Energie takto získaná znamená pro hnědého trpaslíka příspěvek pro zářivou energii, která vystačí asi na sto milionů let. Pak ještě objekt září na úkor své vnitřní energie, jeho vnitřní i povrchová teplota klesá, až se z něj stane tmavý, nezářící objekt – černý trpaslík.
3.4 Černý trpaslík je chladný hvězdný objekt, který se vyvine z bílého trpaslíka a nakonec postupným zářením černého tělesa ochladl. Ve vesmíru by neměl dosud žádný černý trpaslík existovat.
3.5 Neutronové hvězdy Jsou závěrečným stádiem vývoje hvězdy. Vznikají jako pozůstatek po výbuchu supernovy typu II, typu Ib nebo Ic. Během vzniku jsou pod velkým tlakem elektrony vmáčknuty do jader atomů, čímž se protony v jádrech změní na neutrony čímž vzniká tzv. neutronový degenerovaný plyn. Tento proces se nazývá neutronizace. Neutronová hvězda se tedy skládá ze samých neutronů a gravitace je kompenzována tlakem, který má původ v Pauliho vylučovacím principu.
-4-
3.6 Černá díra je objekt natolik hmotný, že jeho gravitační pole je v jisté oblasti časoprostoru natolik silné, že žádný objekt včetně světla nemůže tuto oblast opustit. Bylo zjištěno, že jde o těleso které má příliš velkou hmotu na to, být neutronovou hvězdou. Další efekty spojené s pozorováním, především rentgenové záření, bylo v perfektní shodě s teoretickou predikcí černé díry.Dnes považujeme za obecně prokázáno, že černé díry se nacházejí v centrech galaxií, aktivních galaktických jádrech, kvasarech i v centrech některých kulových hvězdokup.
3.7 Supernovy hvězdy začínající s více než osminásobkem hmotnosti Slunce vzplanou jako Supernovy. A jejich rozptýlená látka se i s těžkými prvky stane součástí hvězdných těl další generace hvězd, které podobně jako znovuzrozený Fénix povstanou z popelu hvězd zaniklých. Supernov je několik typů. Řadí se podle vytryskovaných chemických prvků objevujících se v jejich spektru. Výbuchy jsou doprovázeny extrémními teplotami.
3.8 Hypernovy Je teoreticky předpokládaný typ supernovy vznikající kolapsem na konci životního cyklu výjimečně velké hvězdy. V hypernově se jádro hvězdy hroutí přímo do černé díry a z pólů její rotace vytrysknou dva extrémně energetické proudy plazmy dosahující takřka rychlosti světla. Tyto výtrysky emitují intenzívní gama záření a spekuluje se o tom, že právě ony způsobují gama záblesky. Nová data z pozorování gama záblesků v posledních letech významně přispěla k našemu chápání těchto událostí.
4. Zánik hvězdy Když hvězda spotřebuje značnou část vodíku v jádře její rovnováha se poruší. Hvězda se začne opět smršťovat a teplota a tlak dále rostou Další osud hvězdy závisí na její hmotnosti. U málo hmotných hvězd k další reakci nedojde a hvězda bude ještě miliardy let chladnout. U hmotnějších hvězd smršťování pokračuje, až se zapálí další stupeň termojaderné reakce spalující helium na uhlík. Energie uvolněná reakcí způsobí značné rozepnutí vnějších slupek a z hvězdy se stane rudý obr. U hvězd střední hmotnosti se pak obálka rozepne do okolí a vytvoří planetární mlhovinu. Jádro s hmotností do 1,4–2× Slunce se zhroutí v bílého trpaslíka, kde tlak gravitace vyrovnává tlak degenerovaného elektronového plynu. U zbytku s hmotností větší než Chandrasekharova mez tlak elektronového plynu nestačí vyrovnat gravitaci a nastává další hroucení vedoucí k výbuchu supernovy typu I. Ze zbytku se stane neutronová hvězda. U velmi hmotných hvězd proběhnou ještě další jaderné reakce, život hvězdy končí výbuchem supernovy typu II a z jádra zbude buď neutronová hvězda, nebo černá díra.
-5-
5. Souhvězdí
(na obloze je 88 souhvězdí, která ji celou pokrývají) Dělení-Souhvězdí jsou dělena do tzv. rodin souhvězdí:
Rodina Velké medvědice
Perseova rodina
Herkulova rodina
Zvířetníkova souhvězdí
Orionova rodina
Nebeské vody
Bayerova rodina –oběvitel: Johann Bayer v roce 1603
La Caillova rodina
Souhvězdí je oblast na obloze s přesně vymezenými hranicemi. Často se souhvězdí říká i zdánlivému útvaru na obloze (alignementu), který je tvořen spojnicemi několika nejjasnějších hvězd. Tyto v dávných dobách lidem připomínaly různé bohy, zvířata apod., podle kterých je pak pojmenovali. V každé civilizaci byl systém souhvězdí jiný. Na nebi bylo Mezinárodní astronomickou unií (v roce 1925) ustaveno 88 souhvězdí. Z toho 48 nese pojmenování z antických dob. Názvy těchto 48 souhvězdí se vztahují k řeckým mýtům. Pokrývají především severní nebeskou klenbu. Jsou to třeba Býk, Velká medvědice, Orion, Andromeda a další. Jednotlivé tvary však mohly být známy už mnohem dříve např: obraz souhvězdí Oriona byl nalezen i na kosti pocházející z doby kamenné. Popis jižní oblohy dokončil v 18. století francouzský astronom Nicolas Louis de Lacaille. Ten zavedl například souhvězdí:Trojúhelník, Mikroskop, Vývěva a podobně.
-6-
5.1 Souhvězdí pojmenovaná podle Řeckých mýtů
Obr.1 souhvězdí Býka
Obr.2 souhvězdí Velké medvědice
Obr.3 Orion
Obr.4 Andromeda
Obr.5 Blíženci
Obr.6 Herkules
-7-
6. Závěr
Tato absolventská práce mi přinesla mnoho nových informací o hvězdách konečně vím co se s hvězdami děje když doslouží (zemřou). Toto téma mě už od začátku fascinovalo a doufám, že se někdy dostanu do hvězdárny a zažiju ještě více zážitků, než jsem od hvězd dostal.
-8-
7. Zdroje: 7.1 přehled obrázkových příloh
bílý trpaslík zdroj: NASA (JPL's Wide Field and Planetary Camera 2 on NASA's Hubble Space Telescope) červený trpaslík zdroj: ESO/L. Calçada hnědý trpaslík zdroj: sceenshot (obr.1,2,3,4,5,6) http://horicisrdce.wz.cz/praxe-souhvezdi.htm
7.2 Použité informační zdroje http://cs.wikipedia.org/ http://galaxie.web2001.cz/hvezdy/vznik_hvezdy.html http://horicisrdce.wz.cz/ http://hvezdy.astro.cz/charakteristiky/16-charakteristiky
-9-
- 10 -
