Ответьте на вопросы, страница 208 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Почему в качестве стандартной свечи используют звезды, в спектре излучения которых нет линий водорода?

Речь идёт о сверхновых звёздах типа Ia (читается как «один-а»). Эти объекты используются в качестве «стандартных свечей» — астрономических объектов с известной абсолютной светимостью, что позволяет вычислять расстояние до них.

Отсутствие линий водорода в спектре является ключевым классификационным признаком, который указывает на природу и механизм взрыва, обеспечивающий их свойства как стандартной свечи. Вот почему это так:

1. Природа взрыва. Сверхновая типа Ia — это термоядерный взрыв белого карлика. Белый карлик — это очень плотное ядро старой звезды, которая уже прошла стадию горения водорода и гелия. Он состоит в основном из углерода и кислорода, а водород в его составе практически полностью отсутствует. Взрыв происходит в двойной системе, где белый карлик «перетягивает» на себя вещество со звезды-компаньона.

2. Стандартная масса. Взрыв происходит, когда масса белого карлика достигает строго определённого критического предела — предела Чандрасекара, который составляет примерно 1,44 массы Солнца. При достижении этой массы давление и температура в центре карлика становятся достаточными для запуска неконтролируемой термоядерной реакции, которая полностью разрывает звезду.

3. Стандартная светимость. Поскольку взрыв всегда происходит при достижении одной и той же массы и по одному и тому же физическому сценарию, количество выделяемой энергии и, следовательно, пиковая абсолютная светимость ($\text{M}$) у всех сверхновых типа Ia практически одинаковы. Они невероятно яркие, что позволяет наблюдать их в очень далёких галактиках. Небольшие вариации в яркости можно скорректировать, так как существует чёткая зависимость между пиковой светимостью и скоростью её последующего спада (соотношение Филлипса).

Таким образом, отсутствие линий водорода в спектре — это прямое наблюдательное свидетельство того, что мы имеем дело именно со взрывом белого карлика (сверхновой типа Ia), а не с коллапсом ядра массивной звезды (как у сверхновых типа II), которая сохраняет свою водородную оболочку. Именно этот механизм взрыва при стандартной массе и обеспечивает предсказуемую, стандартную светимость, что и делает эти объекты идеальными «космическими линейками» для измерения огромных расстояний во Вселенной.

Ответ: В качестве стандартной свечи используют сверхновые типа Ia — взрывы белых карликов. Отсутствие линий водорода в их спектре подтверждает, что взрывается именно белый карлик (состоящий из углерода и кислорода, без водорода), а не другой тип звезды. Взрыв белого карлика происходит при достижении стандартной критической массы (предела Чандрасекара), что обеспечивает практически одинаковую и предсказуемую пиковую светимость для всех таких событий, позволяя точно измерять расстояния.