Σηµείωση: Οι εικόνες οι οποίες έχουν περιληφθεί στον παρόντα τόµο χρησιµοποιούνται για καθαρά εκπαιδευτικούς σκοπούς και υποκαθιστούν την προβολή εικαστικού υλικού στο πλαίσιο µιας διάλεξης. Παρατίθενται µόνο για προσωπική χρήση των φοιτητών του ΕΑΠ και συνοδεύονται από αναφορά της πηγής ή/και του δηµιουργού τους. Οι εικόνες έχουν αναπαραχθεί σε τέτοιο µέγεθος ώστε αυτό να επαρκεί για την κατανόηση του τρόπου χρήσης των λέξεων, των συµβόλων και γενικά του περιεχοµένου τους. Οι εικόνες που δεν συνοδεύονται από πηγή προέρχονται από τα προσωπικά αρχεία των συγγραφέων ή δηµιουργήθηκαν για τις ανάγκες του παρόντος τόµου. Απαγορεύεται η ανατύπωση και κάθε µορφής αναπαραγωγή του παρόντος τόµου, ο οποίος προορίζεται αποκλειστικά για τη διδασκαλία και τις εξετάσεις των φοιτητών του ΕΑΠ. ιανέ- µεται δωρεάν µόνο στους δηµιουργούς του διδακτικού υλικού, στους εγγεγραµµένους φοιτητές του ΕΑΠ και το αντίστοιχο διδακτικό προσωπικό και δεν διατίθεται προς πώληση.
Αστροφυσική Σηµείωση Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιµέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειµένων σύµφωνα µε τη Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστηµονική αρτιότητα και πληρότητα των συγγραµµάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδηµαϊκοί υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΕΣ ΣΠΟΥ ΕΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Θεµατική Ενότητα ΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ Τόµος Β Μέρος Β Αστροφυσική ΧΡΗΣΤΟΣ ΓΟΥ ΗΣ Καθηγητής Τµήµατος Φυσικής Πανεπιστηµίου Πατρών, ιευθυντής Ινστιτούτου Αστρονοµίας και Αστροφυσικής του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών ΠΑΝΑΓΙΩΤΑ-ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΧΡΙΣΤΟΠΟΥΛΟΥ Λέκτορας Τµήµατος Φυσικής Πανεπιστηµίου Πατρών ΠΑΤΡΑ 2004
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΕΣ ΣΠΟΥ ΕΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Θεµατική Ενότητα ΟΜΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ Τόµος Β Μέρος Β Αστροφυσική Συγγραφή ΧΡΗΣΤΟΣ ΓΟΥ ΗΣ Καθηγητής Τµήµατος Φυσικής Πανεπιστηµίου Πατρών, ιευθυντής Ινστιτούτου Αστρονοµίας και Αστροφυσικής του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών ΠΑΝΑΓΙΩΤΑ-ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΧΡΙΣΤΟΠΟΥΛΟΥ Λέκτορας Τµήµατος Φυσικής Πανεπιστηµίου Πατρών Κριτική Ανάγνωση ΛΕΩΝΙ ΑΣ ΡΕΣΒΑΝΗΣ Καθηγητής Τµήµατος Φυσικής Πανεπιστηµίου Αθηνών, ιευθυντής Ινστιτούτου Αστροσωµατιδιακής Φυσικής ΝΕΣΤΩΡ του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών Ακαδηµαϊκός Υπεύθυνος για την επιστηµονική επιµέλεια του τόµου ΑΡΙΣΤΕΙ ΗΣ Ζ ΕΤΣΗΣ Καθηγητής Τµήµατος Φυσικής Πανεπιστηµίου Πατρών Επιµέλεια στη µέθοδο της εκπαίδευσης από απόσταση ΙΩΑΝΝΗΣ ΠΑΡΘΕΝΙΟΣ Γλωσσική Επιµέλεια ΠΑΝΑΓΙΩΤΑ Ι ΑΧΟΥ Τεχνική Επιµέλεια Καλλιτεχνική Επιµέλεια Σελιδοποίηση opusmagnum Συντονισµός ανάπτυξης εκπαιδευτικού υλικού και γενική επιµέλεια των εκδόσεων ΟΜΑ Α ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΟΥ ΕΑΠ / 1997 2004 ISBN: 960-538-547-3 Κωδικός Έκδοσης: ΠΣΦ 61/2-2 Copyright 2004 για την Ελλάδα και όλο τον κόσµο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Οδός Παπαφλέσσα & Υψηλάντη, 26222 Πάτρα Τηλ: 2610 367336, 367355 Φαξ: 2610 361420 Σύµφωνα µε το Ν. 2121/1993, απαγορεύεται η συνολική ή αποσπασµατική αναδηµοσίευση του βιβλίου αυτού ή η αναπαραγωγή του µε οποιοδήποτε µέσο, χωρίς την άδεια του εκδότη.
Περιεχόµενα Κατάλογος Πλαισίων... 9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Αστέρες Εισαγωγή, Προσδοκώµενα Αποτελέσµατα, Έννοιες Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις... 11 8.1 Πρωτοαστέρες... 14 8.2 Ενέργεια των αστέρων... 21 8.3 Μοντέλα αστέρων... 30 8.4 Εξέλιξη αστέρων... 42 8.5 Ύστερες εκρηκτικές φάσεις... 51 8.6 Καταληκτικές µορφές µη εξελίξιµης ύλης... 61 8.6.1 Λευκοί νάνοι... 61 8.6.2 Αστέρες νετρονίων... 67 8.6.3 Παλµικοί αστέρες... 70 8.6.4 Μελανές οπές... 78 8.6.5 ιπλοί αστέρες εκποµπής ακτίνων-χ... 84 Σύνοψη... 94 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 Μεσοαστρική ύλη Εισαγωγή, Προσδοκώµενα Αποτελέσµατα, Έννοιες Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις... 97 9.1 Σχηµατισµοί µεσοαστρικής ύλης... 101 9.2 Περιοχές ΗΙΙ... 103 9.2.1 Γραµµές υδρογόνου... 109 9.2.2 Συνεχές φάσµα... 112 9.2.3 Θερµική ισορροπία Περιοχών ΗΙΙ... 115 9.3 Μεσοαστρική σκόνη... 120
8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 9.4 Μοριακά νέφη. Γένεση των αστέρων... 124 9.5 Πλανητικά νεφελώµατα... 138 9.6 Υπολείµµατα υπερκαινοφανών... 145 9.7 Αστρικοί άνεµοι... 156 9.8 ιάχυτη εκποµπή ακτίνων-χ και γ από τη µεσοαστρική ύλη Κοσµική ακτινοβολία... 158 Σύνοψη... 169 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 Γαλαξίες και Σύµπαν Εισαγωγή, Προσδοκώµενα Αποτελέσµατα, Έννοιες Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις... 173 10.1 Γαλαξίας... 176 10.2 Ταξινόµηση και εξέλιξη γαλαξιών... 186 10.3 Ενεργοί γαλαξίες... 201 10.4 οµή του Σύµπαντος... 209 10.4.1 Η παρατηρησιακή εικόνα... 209 10.4.2 Η θεωρητική σύλληψη... 210 10.4.3 Η θεωρία της µεγάλης έκρηξης... 212 10.4.4 Η σταθερά του Hubble και η ηλικία του Σύµπαντος... 220 10.4.5 Αρχέτυπη χηµεία και µικροκυµατική ακτινοβολία υποβάθρου... 226 10.5 Προέλευση του Σύµπαντος... 235 10.6 Εξέλιξη του Σύµπαντος... 251 10.7 Σύγχρονη Κοσµολογική Μεταφυσική... 258 Σύνοψη... 279 Βιβλιογραφία... 283 Προσάρτηµα... 293 Απαντήσεις στις Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης... 305 Παράρτηµα Έγχρωµων Εικόνων... 321
Κατάλογος Πλαισίων 8.1 Αστρικό πλάσµα... 34 8.2 Υδροστατική ισορροπία... 37 8.3 Θερµική ισορροπία αστέρα... 39 8.4 Αναπάλσεις... 47 8.5 Μοντέλο εκφυλισµένου αστέρα... 65 8.6 Σηµεία Lagrange Λοβοί Roche... 87 9.1 Φάσµα υδρογόνου και περιοχές ΗΙΙ... 111 9.2 Η γραµµή εκποµπής υδρογόνου των 21 cm... 130 9.3 Σύγχρονη θεώρηση της δηµιουργίας της έµβιας ύλης... 132 9.4 Το νεφέλωµα του Ωρίωνα... 136 9.5 Αστέρες Wolf Rayet... 143 9.6 Θερµική και µη θερµική ακτινοβολία... 149 10.1 Αποστάσεις Γαλαξιών... 197 10.2 Σπείρες... 199 10.3 Υπερφωτεινή κίνηση... 206 10.4 Μετατόπιση φασµατικών γραµµών... 231 10.5 Το κενό, το σπάσιµο της συµµετρίας και οι κοσµικές χορδές... 243 10.6 Ο ζωολογικός κήπος των στοιχειωδών σωµατιδίων... 249 10.7 Τι είναι χρόνος;... 262 10.8 Τι είναι φως;... 264