Тест по астрономии: Новые и сверхновые звёзды (10-11 класс)
Тест по астрономии «Новые и сверхновые звёзды» для 10-11 классов — это проверочная работа углубленного уровня, направленная на диагностику знаний учащихся о катастрофических процессах во Вселенной. Вопросы охватывают физическую природу новых и сверхновых звёзд, механизмы их вспышек, исторические наблюдения и роль этих событий в эволюции материи.
1
Какое явление наблюдается на месте вспышки сверхновой 1054 года в созвездии Тельца?
Правильный ответ:
Крабовидная туманность с пульсаром в центреПояснение:
Правильный ответ — Крабовидная туманность с пульсаром в центре. Взрыв, зафиксированный китайскими астрономами в 1054 году, породил расширяющееся облако газа (Крабовидную туманность), которое является мощным источником радиоизлучения. В центре туманности обнаружена нейтронная звезда (пульсар), являющаяся сжавшимся ядром погибшей звезды.2
Чем физически отличается вспышка «новой» звезды от вспышки «сверхновой»?
Правильный ответ:
При вспышке новой звезда не разрушается, сбрасывается только внешняя оболочка; при вспышке сверхновой звезда разрушается полностью или коллапсируетПояснение:
Правильный ответ — При вспышке новой звезда не разрушается. Новая звезда — это термоядерный взрыв водорода на поверхности белого карлика, который сам остается цел. Сверхновая — это катастрофический коллапс ядра или детонация всей звезды, выделяющая энергию в миллионы раз больше, чем при вспышке новой.3
Какой объект обязательно должен входить в состав двойной системы, чтобы произошла вспышка новой звезды или сверхновой I типа?
Правильный ответ:
Белый карликПояснение:
Правильный ответ — Белый карлик. Механизм вспышки основан на перетекании вещества (аккреции) с обычной звезды-компаньона на поверхность белого карлика. Накопление критической массы водорода ведет к вспышке новой, а превышение предела Чандрасекара для всей массы карлика — к взрыву сверхновой Ia.4
Грозит ли нашему Солнцу вспышка как сверхновой звезды?
Правильный ответ:
Нет, так как Солнце имеет недостаточную массу и является одиночной звездойПояснение:
Правильный ответ — Нет. Взрывы сверхновых II типа происходят только с массивными звездами (более 8 масс Солнца), а сверхновые I типа требуют наличия компаньона в тесной двойной системе. Солнце — одиночная звезда малой массы, оно закончит жизнь спокойно, став белым карликом.5
Какое событие произошло в Большом Магеллановом Облаке 24 февраля 1987 года?
Правильный ответ:
Вспышка яркой сверхновой звезды (SN 1987A)Пояснение:
Правильный ответ — Вспышка яркой сверхновой звезды (SN 1987A). Это была ближайшая к Земле сверхновая за последние 400 лет, видимая невооруженным глазом. Её изучение дало ценнейшую информацию, включая регистрацию потока нейтрино, подтвердившую теорию коллапса ядра.6
Что такое предел Чандрасекара, играющий ключевую роль во взрывах сверхновых I типа?
Правильный ответ:
Предельная масса белого карлика (около 1,4 массы Солнца)Пояснение:
Правильный ответ — Предельная масса белого карлика. Если масса белого карлика в результате аккреции превышает 1,4 массы Солнца, давление вырожденных электронов не может удержать гравитацию. Происходит коллапс и мгновенная термоядерная детонация углерода, разрывающая звезду.7
Какие химические элементы образуются преимущественно во время взрывов сверхновых?
Правильный ответ:
Элементы тяжелее железаПояснение:
Правильный ответ — Элементы тяжелее железа. В ходе обычной эволюции звезд синтез идет только до железа. Более тяжелые ядра (золото, свинец, уран) требуют затрат энергии для своего образования. Эта энергия берется из колоссального взрыва сверхновой, где происходят процессы быстрого захвата нейтронов (r-процесс).8
Во сколько раз (примерно) возрастает светимость звезды при вспышке сверхновой?
Правильный ответ:
В сотни миллионов и миллиарды разПояснение:
Правильный ответ — В сотни миллионов и миллиарды раз. В максимуме блеска одна сверхновая может излучать столько же света, сколько все звёзды в галактике средней величины вместе взятые. Это делает их видимыми на огромных космологических расстояниях.9
Кто из знаменитых астрономов наблюдал сверхновую звезду в 1604 году в созвездии Змееносца?
Правильный ответ:
Иоганн КеплерПояснение:
Правильный ответ — Иоганн Кеплер. Эта звезда получила название «Сверхновая Кеплера». Она стала последней сверхновой, вспыхнувшей в нашей Галактике (Млечный Путь), которую наблюдали невооруженным глазом. Кеплер подробно описал кривую её блеска.10
Что остается на месте вспышки новой звезды через некоторое время?
Правильный ответ:
Та же самая звезда (белый карлик с компаньоном) и расширяющаяся газовая туманностьПояснение:
Правильный ответ — Та же самая звезда. Вспышка новой — это поверхностный взрыв. Звезда сбрасывает оболочку, которая видна как туманность, но сама система сохраняется и процесс накопления вещества начинается заново. Поэтому существуют повторные новые.11
В каком созвездии Тихо Браге наблюдал яркую сверхновую в 1572 году?
Правильный ответ:
В созвездии КассиопеиПояснение:
Правильный ответ — В созвездии Кассиопеи. «Сверхновая Тихо» была настолько яркой, что соперничала с Венерой. Наблюдения Браге за тем, что у этой «новой звезды» нет параллакса, доказали, что она находится в сфере неподвижных звезд, а не в атмосфере Земли, что пошатнуло аристотелевскую картину мира.12
Что такое вспыхивающие звёзды (типа UV Кита)?
Правильный ответ:
Это красные карлики, на которых происходят мощные вспышки, подобные солнечным, но гораздо более масштабные относительно светимости звездыПояснение:
Правильный ответ — Это красные карлики с мощными вспышками. Вспыхивающие звезды — это многочисленный класс холодных карликов (спектральные классы K и M). Вспышки на них имеют магнитную природу, аналогичную солнечным вспышкам, но из-за малой собственной светимости звезды блеск может возрастать в разы.13
С какой скоростью расширяется оболочка, сброшенная новой звездой?
Правильный ответ:
От 1000 до 2500 км/сПояснение:
Правильный ответ — От 1000 до 2500 км/с. Взрыв на поверхности белого карлика придает веществу оболочки огромную кинетическую энергию, достаточную для преодоления гравитации звезды и разлета в межзвездное пространство с гиперзвуковыми скоростями.14
Какое утверждение верно относительно частоты вспышек сверхновых в нашей Галактике?
Правильный ответ:
Это очень редкое событие (несколько раз за тысячелетие)Пояснение:
Правильный ответ — Это очень редкое событие. Исторические хроники за последние 1000 лет фиксируют лишь 5-6 достоверных вспышек в Млечном Пути, видимых невооруженным глазом. Средняя расчетная частота — одна-две сверхновые в столетие, но многие из них скрыты от нас пылью.15
Что является причиной коллапса ядра у сверхновых второго типа (массивных звезд)?
Правильный ответ:
Образование железного ядра, в котором прекращаются термоядерные реакции с выделением энергииПояснение:
Правильный ответ — Образование железного ядра. Синтез элементов тяжелее железа эндотермичен (требует энергии). Когда в центре массивной звезды накапливается железо, источник давления исчезает. Гравитация мгновенно сжимает ядро, вызывая его коллапс в нейтронную звезду и сброс оболочки.16
Какое излучение порождается заряженными частицами в магнитном поле остатка сверхновой (например, Крабовидной туманности)?
Правильный ответ:
Синхротронное радиоизлучениеПояснение:
Правильный ответ — Синхротронное радиоизлучение. В остатках сверхновых электроны, ускоренные до околосветовых скоростей, движутся по спирали в сильных магнитных полях. Это движение порождает мощное нетепловое (синхротронное) излучение, регистрируемое радиотелескопами.17
Какую массу примерно сбрасывает новая звезда во время вспышки?
Правильный ответ:
Незначительную часть (около 10−510^{-5}10−5 массы Солнца)Пояснение:
Правильный ответ — Незначительную часть (около 10−510^{-5}10−5 массы Солнца). При вспышке новой сбрасывается лишь тонкий слой водорода, накопившийся на поверхности белого карлика. Этого достаточно для яркой вспышки, но масса самой звезды практически не меняется.18
Какая ближайшая к нам звезда относится к типу вспыхивающих звёзд?
Правильный ответ:
Проксима ЦентавраПояснение:
Правильный ответ — Проксима Центавра. Это красный карлик, входящий в тройную систему альфа Центавра. На Проксиме регулярно происходят магнитные вспышки, которые могут увеличивать её яркость и оказывать губительное влияние на атмосферы её планет.19
В чем заключается парадокс «звезды-гостьи» 1054 года?
Правильный ответ:
Она была видна на небе даже днем в течение 23 сутокПояснение:
Правильный ответ — Она была видна даже днем. Китайские хроники описывают её как звезду, которая сияла так ярко, что затмевала все остальные звезды и была видна при свете Солнца почти месяц. Это свидетельствует о колоссальной мощности взрыва сверхновой.20
Что такое «повторная новая»?