Тест по астрономии: Коричневые карлики (10-11 класс)
Тест по астрономии «Коричневые карлики» для 10-11 классов — это проверочная работа углубленного уровня, посвященная изучению класса субзвездных объектов. Вопросы охватывают физическую природу коричневых карликов, особенности их внутреннего строения, источники энергии, спектральную классификацию и отличия от планет-гигантов и полноценных звезд.
1
Какой диапазон масс (в массах Юпитера, M_J) принято считать характеристикой коричневых карликов?
Правильный ответ:
От 13 до 80 M_JПояснение:
Правильный ответ — От 13 до 80 M_J. Нижний предел (13 масс Юпитера) определяется минимальной массой, необходимой для начала термоядерного горения дейтерия. Верхний предел (около 80 масс Юпитера) — это граница, выше которой в ядре начинаются устойчивые реакции синтеза гелия из легкого водорода, и объект становится полноценной звездой (красным карликом).2
Какое ядерное топливо способны «сжигать» в своих недрах молодые коричневые карлики?
Правильный ответ:
Дейтерий (тяжелый водород)Пояснение:
Правильный ответ — Дейтерий. Ядра дейтерия (протон плюс нейтрон) сливаются легче, чем ядра обычного водорода (протоны). Для горения дейтерия требуются меньшие температура и давление, которые достигаются в недрах объектов массой выше 13 масс Юпитера. Это горение кратковременно по астрономическим меркам.3
В каком диапазоне электромагнитного спектра коричневые карлики излучают бóльшую часть своей энергии?
Правильный ответ:
В инфракрасном диапазонеПояснение:
Правильный ответ — В инфракрасном диапазоне. Из-за низкой температуры поверхности (от нескольких тысяч до сотен градусов Кельвина) максимум излучения этих объектов, согласно закону смещения Вина, приходится на невидимую глазом инфракрасную область спектра. В видимом свете они очень тусклые (темно-красные или пурпурные).4
Что происходит с коричневым карликом в процессе его эволюции?
Правильный ответ:
Он постепенно остывает и тускнеет, так как не имеет постоянного источника энергииПояснение:
Правильный ответ — Он постепенно остывает и тускнеет. В отличие от звезд главной последовательности, которые поддерживают постоянную температуру за счет горения водорода, коричневые карлики быстро исчерпывают запасы дейтерия. Оставшуюся жизнь они просто излучают запасенное тепло гравитационного сжатия, становясь все холоднее.5
Какой химический элемент используется в «тесте» для отличия коричневых карликов от маломассивных звезд?
Правильный ответ:
ЛитийПояснение:
Правильный ответ — Литий. Полноценные звезды быстро уничтожают литий в своих недрах в ходе ядерных реакций. Коричневые карлики (особенно массой менее 60 масс Юпитера) не достигают температур, необходимых для разрушения лития. Поэтому наличие линии поглощения лития в спектре указывает на то, что объект является коричневым карликом.6
Какое физическое явление препятствует дальнейшему гравитационному сжатию коричневого карлика, удерживая его радиус близким к радиусу Юпитера?
Правильный ответ:
Давление вырожденного электронного газаПояснение:
Правильный ответ — Давление вырожденного электронного газа. При высоких плотностях, характерных для недр коричневых карликов, электроны подчиняются принципу запрета Паули и не могут занимать одни и те же квантовые состояния. Это создает мощное квантовое давление, которое уравновешивает гравитацию даже без высокой температуры.7
Какие спектральные классы были введены специально для классификации коричневых карликов?
Правильный ответ:
L, T, YПояснение:
Правильный ответ — L, T, Y. Эта последовательность продолжает классическую звездную классификацию (M) в сторону более низких температур. Класс L характеризуется линиями гидридов металлов и щелочных металлов, T — полосами метана, а Y — самые холодные объекты, где появляются полосы аммиака.8
Из чего могут состоять облака в атмосферах горячих коричневых карликов спектрального класса L?