Задание 4, страница 193 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 4

1. Изучив IV часть параграфа, назовите виды переменных звезд. Почему их называют переменными, какие процессы происходят со звездами (или в звездах)?

2. Выясните, существуют ли другие виды звезд, которые можно отнести к переменным? Какова причина изменения светимости этих звезд?

1. Переменными называют звезды, блеск (видимая звездная величина) которых изменяется со временем. Процессы, вызывающие эти изменения, могут быть связаны как с внутренними физическими явлениями в звезде, так и с внешними, геометрическими факторами. Исходя из стандартного содержания учебников по астрономии, к физически переменным звездам, чья светимость действительно меняется, относят следующие виды:

Пульсирующие переменные. У этих звезд изменение блеска вызвано периодическими колебаниями их размеров — расширениями и сжатиями. При расширении внешние слои звезды остывают, а при сжатии — нагреваются. Совместное изменение радиуса и температуры приводит к изменению общей светимости звезды. Основные типы:
— Цефеиды: Это желтые сверхгиганты, пульсирующие с очень стабильным периодом (от 1 до 100 суток). Их уникальная особенность — строгая зависимость «период пульсации — светимость». Это позволяет использовать их как «стандартные свечи» для измерения расстояний до галактик.
— Звезды типа RR Лиры: Белые гиганты, более старые и менее массивные, чем цефеиды. Их периоды короче (от нескольких часов до суток), а светимость ниже.

Эруптивные (вспыхивающие) переменные. Изменение блеска у этих звезд носит взрывной, нерегулярный характер. Процессы, происходящие с ними, являются одними из самых мощных во Вселенной.
— Новые звезды: Это тесные двойные системы, где белый карлик «перетягивает» вещество (в основном водород) со звезды-компаньона. Когда на поверхности белого карлика накапливается достаточное количество вещества, происходит термоядерный взрыв. Блеск звезды возрастает в тысячи раз, после чего медленно возвращается к исходному состоянию. Звезда при этом не разрушается.
— Сверхновые звезды: Это финальный, катастрофический взрыв звезды. Светимость в пике может быть сравнима со светимостью целой галактики. Существует два основных механизма: коллапс ядра очень массивной звезды, исчерпавшей ядерное топливо, или полный термоядерный взрыв белого карлика в двойной системе, масса которого превысила предел Чандрасекара ($ \approx 1.4 M_☉ $).

Ответ: Основные виды переменных звезд: пульсирующие (цефеиды, звезды типа RR Лиры) и эруптивные (новые, сверхновые). Их называют переменными из-за изменения их видимого блеска с течением времени. У пульсирующих звезд это вызвано периодическими сжатиями и расширениями. У эруптивных — мощными процессами: термоядерными вспышками на поверхности белого карлика (новые) или коллапсом и взрывом всей звезды в конце ее жизни (сверхновые).

2. Да, помимо физически переменных звезд, существуют и другие виды, которые также относят к переменным. Причина изменения их блеска носит не физический, а геометрический характер, то есть их истинная светимость остается постоянной.

Затменные переменные (или затменно-двойные). Это двойные звезды, вращающиеся друг вокруг друга таким образом, что с точки зрения земного наблюдателя они периодически затмевают друг друга. Их собственная светимость не меняется. Изменение блеска, которое мы наблюдаем, — это результат того, что одна звезда проходит перед другой, блокируя часть ее света. Когда более тусклый компонент закрывает более яркий, наблюдается главный минимум блеска, а когда наоборот — вторичный. Классическим примером является звезда Алголь в созвездии Персея.

Вращающиеся переменные. Переменность этих звезд обусловлена их вращением вокруг своей оси. На их поверхности существуют крупные неоднородности — например, гигантские темные «пятна» (аналогичные солнечным, но гораздо больше) или области с иным химическим составом. При вращении звезды эти области то появляются на видимой стороне, то скрываются, что приводит к небольшим периодическим колебаниям ее общего блеска.

Ответ: Да, существуют и другие виды переменных звезд, например, затменные и вращающиеся. Причина изменения видимого блеска у затменных звезд — периодические затмения компонентов в двойной системе, видимые с Земли. У вращающихся звезд причина — наличие на их поверхности крупных пятен или других неоднородностей, которые из-за вращения звезды периодически изменяют ее видимый блеск.