Giáo trình -Thiên văn học đại cương -chương 6

Chương 6CÁC SAOSao là một vật thể phổ biến nhất trong vũ trụ. Sao là một quả cầu khí khổng lồ nóng sáng, nơi vật chất tồn tại dưới dạng plasma và là các lò phản ứng hạt nhân tỏa ra năng lượng vô cùng lớn. Mặt trời là một ngôi sao gần chúng ta nhất, đồng thời chi phối cuộc sống của chúng ta nhiều nhất. Do nóng sáng và quá xa nên chúng ta không thể trực tiếp tiếp xúc được với sao, mà chỉ có thể nghiên cứu chúng thông qua những thông tin chính là bức...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình -Thiên văn học đại cương -chương 6 Chương 6 CÁC SAOSao là một vật thể phổ biến nhất trong vũ trụ. Sao là một quả cầu khí khổng lồ nóng sáng,nơi vật chất tồn tại dưới dạng plasma và là các lò phản ứng hạt nhân tỏa ra năng lượng vôcùng lớn. Mặt trời là một ngôi sao gần chúng ta nhất, đồng thời chi phối cuộc sống củachúng ta nhiều nhất. Do nóng sáng và quá xa nên chúng ta không thể trực tiếp tiếp xúcđược với sao, mà chỉ có thể nghiên cứu chúng thông qua những thông tin chính là bức xạđiện từ. Việc mô tả các sao đều dựa trên các số liệu quan sát rồi lập ra các mô hình vật lývà sau đó là kiểm chứng lại xem mô hình có thích hợp với số liệu quan sát mới hay không.Ngay cả đối với mặt trời các mô hình hiện nay cũng vẫn còn nhiều vấn đề chưa giải quyếtđược. Để nghiên cứu về sao ta cần phải biết rất nhiều về vật lý và vật lý hiện đại. Trongkhuôn khổ giáo trình này ta chỉ có thể đề cập sơ lược một số vấn đề chính.I. ĐẠI CƯƠNG VỀ THẾ GIỚI SAO. Thế giới sao muôn hình muôn vẻ có thể được chia làm hai dạng dựa vào bức xạ củachúng: Loại sao ở vào giai đoạn ổn định, cho bức xạ không đổi (do đó các đại lượng đặctrưng như: cấp sao, nhiệt độ, áp suất v.v... không đổi) gọi là sao thường mà Mặt trời là mộtđại diện. Tuy nhiên, các sao cũng có quá trình tiến hóa, có những giai đoạn bất ổn, cho ratín hiệu bức xạ thay đổi, gọi là sao biến quang. Ta sẽ lần lượt điểm qua các đặc trưng củacác sao đó trong việc nghiên cứu quá trình tiến hóa của sao.II. CÁC ĐĂC TRƯNG CƠ BẢN CỦA SAO. Thông tin chủ yếu mà ta thu được từ sao là các bức xạ điện từ, từ đó ta xác định đượccác đại lượng như : cấp sao nhìn thấy, cấp sao tuyệt đối và độ trưng của sao. Dựa vào cácđại lượng trên ta có thể xác định được các đặc trưng cơ bản của sao như bán kính, khốilượng v.v... Đồng thời dựa vào các định luật về bức xạ ta có thể xác định được nhiệt độ (vàáp suất) trên bề mặt các sao, xác định quang phổ của các sao, từ đó suy ra được các quátrình vật lý đang diễn ra trên các sao. Ta điểm qua một số nét chính như sau: 1. Xác định kích thước các sao. Trong vật lý, theo định luật Stefan - Boftzmann công suất bức xạ toàn phần (của vậthình cầu, bán kính R, nhiệt độ T) là: W = 4πR2 σ T4Vậy công suất bức xạ của mặt trời là : W = 4πR2 σ T4Ta có tỷ số công thức bức xạ của sao so với mặt trời : W R 2T4 =24 W RTMặt khác, đây chính là tỷ số độ trưng của sao so với mặt trời: L W R 2T4 = =24 L W RTTừ đó bán kính sao là: 2 ⎛T ⎞ L R= R ⎜ ⎟ ⎝T ⎠ L L Ví dụ: Sao Thiên lang có và T = 10.000oK L biết T = 60000K Vậy bán kính sao Thiên lang so với mặt trời là: R = 1,8RNhư vậy là vì các sao ở xa ta không thể xác định bán kính của nó theo thị sai được (nhưchương 3), mà phải xác định một cách gián tiếp, thông qua bức xạ xủa nó. Người ta thấykích thước sao rất đa dạng: Có sao lớn hơn mặt trời cả ngàn lần, có sao bé hơn mặt trời cảtrăm lần. 2. Xác định khối lượng các sao. Ta có thể xác định khối lượng sao bằng định luật 3 Kepler; bằng cách so sánh tỷ sốgiữa cặp mặt trời- hành tinh và cặp sao. Như vậy phương pháp này không thể xác địnhđược khối lượng của các sao đơn trong không gian mà chỉ xác định khối lượng các sao đôi,tức các cặp sao chuyển động quanh khối tâm chung của hệ dưới tác dụng của lực hấp dẫn(Binary: sao đôi). Gọi T : Chu kỳ chuyển động của sao vệ tinh đối với sao chính. a : Bán trục lớn của quĩ đạo chuyển động của sao vệ tinh. M1 M2 : Khối lượng 2 sao Đối với hệ mặt trời - trái đất thì To, ao : Chu kỳ và bán trục lớn của chuyển động củatrái đất quanh mặt trời. m, M : Khối lượng trái đất, mặt trời.Áp dụng định luật 3 Kepler ta có : T 2 ( M 1 + M 2 ) T ( M + m ) 4π 2 2 = = G a3 a3 oVì m này ( gọi là các sao Cepheid) người ta có thể tính được cấp sao tuyệt đối của chúng, từ đóxác định được khoảng cách đến chúng (chu kỳ này rất dễ xác định bằng quang trắc thiênvăn). 4. Phân loại sao theo đặc trưng quang phổ. Bằng cách phân tích quang phổ của các sao người ta có thể biết được nhiệt độ và màusắc ứng với nhiệt độ đó. Đồng thời phân tích quang phổ còn cho biết thành phần hóa họccủa vật chất cấu tạo sao. Dựa trên đặc tính quang phổ người ta chia sao thành 8 loại chính,được ký hiệu qua 8 chữ cái. W - 0 - B - A - F - G - K - M. Bảng 6: Đặc trưng cơ bản của sao theo quang phổ Loại Nhiệt ...