Budowa i Ewolucja Gwiazd

Transkrypt

Budowa i Ewolucja Gwiazd
Budowa i Ewolucja Gwiazd
Lista 7
Korzystajac
modeli wewnetrznej
budowy dwóch gwiazd ciagu
glównego o masach 1 i 15 M⊙
֒ z zalaczonych
֒
֒
֒
wykonać nastepuj
ace
obliczenia (wszystkie wielkości w tabelach podane sa֒ w jednostkach ukladu CGS, κ – przekrój
֒
֒
czynny na jednostke֒ masy, Lc /Lt oznacza wzgledny
wklad strumienia konwekcyjnego do calkowitego).
֒
1. Sporzadzić
wykres zależności (Mr /M )(r/R) dla rozważanych modeli gwiazd. Na ten sam wykres nanieść
֒
również przebiegi (Mr /M )(r/R) dla nastepuj
acych
gestości:
(a) ρ(r) ∼
= const, (b) ρ(r) ∼
= r −1 , (c) ρ(r) ∼
=
֒
֒
֒
−2
2
−1
∼
r , (d) ρ(r) = (r (r + 1)) . Omówić otrzymane wyniki.
2. Opierajac
ciśnienie i temperature֒ centralna֒ dla
֒ sie֒ na zalożeniach zadania 4 z listy 1 oszacować gestość,
֒
obu gwiazd, przyjmujac
dla
1
M
R=1
R
i
dla
M=15
M
R=4.72
R⊙ . Uzyskane wartości porównać z
⊙
⊙
⊙
֒
odpowiednimi wartościami modelowymi.
3. Wyliczyć predkości
średnie elektronów i protonów we wnetrzach
rozważanych modeli gwiazdowych. Porównać
֒
֒
te wartości z predkościami
ucieczki z powierzchni gwiazd (dla przypomnienia prosze֒ wyprowadzić odpowiedni
֒
wzór).
4. Wyliczyć, jak zmienia sie֒ wzgledny
wklad ciśnienia promieniowania pr do calkowitego ciśnienia p = pg + pr ,
֒
gdzie pg to ciśnienie gazowe. Jaka temperatura musialaby panować w środkach gwiazd, by przy modelowych
wartościach gestości,
ciśnienie promieniowania porównywalne bylo z ciśnieniem gazowym?
֒
5. Pokazać, że średnia droga swobodna fotonu wynosi lf = 1/(ρκ). Wyliczyć średnie drogi swobodne fotonów lf
dla podanych modeli gwiazd i porównać je ze średnimi drogami swobodnymi neutrin ln , przyjmujac
֒ dla nich
−20
2
−1
κn = 10
cm g . Wyjaśnić, dlaczego male wartości lf dzialaja֒ w kierunku LTE → TE.
6. Wyliczyć nateżenia
promieniowania I i strumienie F we wnetrzach
obu gwiazd. Wyjaśnić, dlaczego iloraz F/I
֒
֒
jest miara֒ anizotropii pola promieniowania w danym miejscu? Powiazać
stopień anizotropii ze średnia֒ droga֒
֒
swobodna֒ fotonów lf .
7. Wyliczyć wartości gradientu temperatury we wnetrzach
obu gwiazd. Wyniki wyrazić w K/cm i zestawić je ze
֒
średnimi drogami swobodnymi fotonów. Jaki wniosek można wyciagn
֒ ać
֒ z tego porównania?
obu gwiazd i na tej podstawie odtworzyć wklad poszczególnych
8. Przebadać przebieg funkcji L(r)/L we wnetrzu
֒
warstw do calkowitej mocy promieniowania L.
9. Wyliczyć wartość wspólczynnika rozpraszania σe na swobodnych elektronach dla centrum obu gwiazd. Jaki
jest wklad rozpraszania na swobodnych elektronach do calkowitej nieprzezroczystości materii κ podanej w
modelach gwiazd? Jak ten wklada zmienia sie֒ w zależności od temperatury?
10. Co to jest kryterium niestabilności konwektywnej Schwarzschilda i Ledoux? Prześledzić przebieg funkcji
d log(T )/d log(p) oraz Lc /Lt w rozważanych modelach gwiazd. Sprawdzić, gdzie zaczynaja֒ sie֒ strefy konwekcyjne. Zastanowić sie,
glównego o niższych masach maja֒ zewnetrzne
strefy konwek֒ dlaczego gwiazdy ciagu
֒
֒
cyjne, a gwiazdy bardziej masywne maja֒ konwektywne jadra.
֒
1