Ταξινόμηση αστρικών φασμάτων Διάγραμμα Η-R

Παρουσίαση με θέμα: "Ταξινόμηση αστρικών φασμάτων Διάγραμμα Η-R"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ταξινόμηση αστρικών φασμάτων Διάγραμμα Η-R
Εισαγωγή στην Αστρονομία Γιάννης Σειραδάκης

2 Οπτικό παράθυρο

3 Ραδιοφωνικό παράθυρο

4 Υπέρυθρο παράθυρο

5 Παράθυρο στο υπεριώδες
South Atlantic Anomaly

6 Παράθυρο στο υπεριώδες (90-120 μμ)

7 Παράθυρο ακτίνων Χ

8 Παράθυρο ακτίνων γ 10 GeV – 100 GeV (Fermi)

9 Συνεχές υπόβαθρο – φασματικές γραμμές
Γραμμές εκπομπής ή απορρόφησης

10 Δημιουργία φασματικών γραμμών από ενεργειακές μεταπτώσεις

11 Δημιουργία φασματικών γραμμών υδρογόνου
Ε = - (1/n2) )(2π2mee4/h2) όπου n: ο πρώτος κβαντικός αριθμός, | 1, 2, 3, ... ΔΕ = (Ε2 – Ε1) = - (2π2mee4/h2)(1/n22 - 1/n12) ν = | ΔΕ/h | 1/λ = R×| ( 1/n22 - 1/n12) | όπου R = 2π2mee4/(h3c) | Σταθερά του Rydberg

12 Δημιουργία φασματικών γραμμών υδρογόνου
Σειρά Balmer λ(Hα): 6563 Å λ(Hβ): 4861 Å λ(Hγ): 4340 Å λ(Hδ): 4101 Å λ(Hε): 3970 Å λ(H∞): 3646 Å (Ασυνέχεια Balmer)

13 Οι φασματικ;ές γραμμές της σειράς Balmer

14 Υπενθύμιση από προηγούμενο μάθημα! Διάγραμμα των δύο χρωμάτων
Ασυνέχεια Balmer λ(H∞): 3646 Å

15 Φαινόμενο Zeeman Αλληλεπίδραση εξωτερικού μαγνητικού πεδίου και μαγνητικής διπολικής ροπής του ατόμου Δν = eB/4πmc = 1.4×106 B [Hz]

16

17 Φασματική ταξινόμηση αστέρων
1890: Ανάπτυξη φωτογραφίας Harvard: Καταγραφή χιλιάδων φασμάτων αστέρων Κυρίως φάσματα απορρόφησης Ιδιαίτερα ευκρινείς οι γραμμές Balmer του Η Αλφαβητική ταξινόμηση έντασης γραμμής Ηα (Α, Β, C, …, O) Σημαντική συμβολή: E.C. Pickering & A.J. Cannon

18 Edward Charles Pickering και Annie Jump Cannon
Ταξινόμηση φασμάτων αστέρων!!! Έργο ζωής...

19 Άρα ‘Έντασης γραμμής Ηα’ ~ ‘Θερμοκρασίας’ ???
Το διάγραμμα Η - R Φασματική ταξινόμηση ≡ Ταξινόμηση θερμοκρασιών ? Σχέση Έντασης γραμμής Ηα - Φωτεινότητα, L Σχέση Φωτεινότητας – Θερμοκρασίας: [L = 4πR2σΤ4 ] Σχέση Λαμπρότητας – Απόστασης l = L/4πr2 Άρα ‘Έντασης γραμμής Ηα’ ~ ‘Θερμοκρασίας’ ???

20 Το διάγραμμα Η - R Εξαρτάται και από την κατάσταση διέγερσης
Λάθος!!! Η ένταση των γραμμών δεν εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία... Εξαρτάται και από την κατάσταση διέγερσης και από την κατάσταση ιονισμού

21 Το διάγραμμα Η - R

22 Το διάγραμμα Η - R Η αριθμητική πυκνότητα των ηλεκτρονίων στην ενεργειακή στιβάδα n = 3, αυξάνει με τη θερμοκρασία μέχρι μία κρίσιμη θερμοκρασία, οπότε αρχίζει να αυξάνει στην στιβάδα n = 4 και να ελαττώνεται στην n = 3. η ελάττωση αυξάνει ραγδαία με την έναρξη του ιονισμού

23 Το διάγραμμα H - R Η ένταση των φασματικών γραμμών των διαφόρων χημικών στοιχείων στην ατμόσφαιρα των αστέρων εξαρτάται από την αφθονία των στοιχείων και τη θερμοκρασία της ατμόσφαιρας

24 Η ταξινόμηση κατά Harvard
O B A F G K M

25 Φασματική ταξινόμηση (OBAFGKM)
Το διάγραμμα H - R Φασματική ταξινόμηση (OBAFGKM) Αστέρες τύπου O & B πολύ υψηλή επιφανειακή θερμοκρασία (> 10,000 K) ιδιαίτερα φωτεινά στο υπεριώδες ( UV) Τα φάσματά τους περιέχουν ισχυρές γραμμές ιονισμένου και ουδέτερου He. Αστέρες τύπου A & F ψυχρότερη επιφάνεια (6,000 – 10,000 K), μέγιστη ένταση στο κυανό. ισχυρές γραμμές Balmer και αμυδρές γραμμές Ca. Αστέρες τύπου G & K Αρκετά χαμηλότερη επιφανειακή θερμοκρασία (3,500 – 6,000 K) αμυδρές γραμμές Balmer και ισχυρές γραμμές ιονισμένου Ca. Αστέρες τύπου M πολύ ψυχρή επιφάνεια (< 3,500 K), μέγιστη ένταση στο ερυθρό Ισχυρές γραμμές TiO. Υποδιαίρεση φασματικών τύπων από 0 έως 9: (0, 1, ..., 9)

26 Η ταξινόμηση κατά Harvard
R N W P Q O B A F G K M S R: CH W: Wolf-Rayet N: CN P: Πλανητικά νεφελώματα S: Tio, ZrO, YO, LaO Q: Καινοφανείς αστέρες

27 Το διάγραμμα H - R Ακρωνύμια διαγράμματος H-R
Oh, Be A Fine Girl (Guy), Kiss Me! Right Now! Smack Oh, Bring A Fully Grown Kangaroo. My Recipe Needs Some Oven-Baked Ants, when Fried Gently and Kept Moist, Retain Natural Succulence One Bug Ate Five Green Killer Moths Only Boring Astronomers Forget Generally Known Mnemonics

28 Το διάγραμμα H - R Φάσματα Αστέρων Διάφορων Φασματικών τύπων

29 Το διάγραμμα H - R

30 Το διάγραμμα Herzsprung - Russel

31 Το διάγραμμα Herzsprung - Russel

32 Πλάτυνση φασματικών γραμμών

33 Το διάγραμμα H - R Φασματική ταξινόμηση κατά Yerkes

34 Το διάγραμμα H - R Φασματική Ταξινόμηση κατά Yerkes
Ia & Ib:Υπεργίγαντες II & III: Γίγαντες IV : Υπογίγαντες V : Αστέρες Κύριας Ακολουθίας VI & VII : Νάνοι και Υπονάνοι

35 Χαρακτηριστικά των διαφόρων περιοχών του Διαγράμματος H-R
Κύρια Ακολουθία Σύντηξη υδρογόνου Υδροστατική ισορροπία 90% της ζωής τους οι αστέρες βρίσκονται στην Κύρια Ακολουθία Οι αστέρες μεγάλης μάζας έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής Ερυθροί γίγαντες και υπεργίγαντες Σύντηξη He στον πυρήνα και Η σε εξωτερικό κέλυφος Προσωρινή υδροστατική ισορροπία Ηυξημένη παραγωγή ενέργειας. Οι αστέρες διαστέλλονται Η θερμοκρασία ελαττώνεται, αλλά η φωτεινότητα αυξάνει 10% της ζωής τους οι αστέρες βρίσκονται στο στάδιο των γιγάντων Αστέρες μεγάλης μάζας, γίνονται μεταβλητοί γίγαντες αστέρες Λευκοί νάνοι Δεν λαμβάνει χώρα σύντηξη. Αστρικά πτώματα Ο αστέρας εκπέμπουν ακτινοβολία και ψύχονται Εξελίσσονται σε φαιούς νάνους και τελικά σε σκοτεινούς νάνους

36 Το διάγραμμα H - R

37